Wir beginnen damit, eine neue Gleichung $IIa$ zu bestimmen, in der wir die Variable $x$ eliminieren. Dazu rechnen wir Folgendes: $IIa = 4\cdot I - 3\cdot II$ Das bedeutet: Wir subtrahieren von dem Vierfachen der Gleichung $I$ das Dreifache der Gleichung $II$. Zunächst berechnen wir die Vielfachen der Gleichungen $I$ und $II$: $4\cdot I: ~ ~ ~ 4\cdot (3x+2y+z) = 4\cdot 7 \Leftrightarrow 12x + 8y +4z = 28 $ $3 \cdot II: ~ ~ ~12x +9y -3z = 6$ Dann berechnen wir die Differenz und erhalten: $IIa: ~ ~ ~ (12x + 8y +4z) -12x-9y+3z = 28 -6 $ $IIa: ~ ~ ~ -y + 7z = 22$ Um die Variable $x$ auch in der Gleichung $III$ zu eliminieren, rechnen wir das Folgende: $IIIa = -1\cdot I - 3\cdot III $ Damit erhalten wir: $IIIa: ~ ~ ~ 4y - 7z = -25 $ Jetzt müssen wir in der Gleichung $IIIa$ noch die Variable $y$ eliminieren, um die Stufenform zu erhalten. Gauß algorithmus aufgaben mit lösungen. Dazu rechnen wir Folgendes: $IIIb = 4\cdot IIa + IIIa$ $IIIb: ~ ~ ~ 21z=63$ Insgesamt haben wir jetzt also das Gleichungssystem auf Stufenform gebracht: $I: ~ ~ ~ 3x + 2y +z = 7$ $IIIb: ~ ~ ~ 21z = 63$ Damit haben wir den ersten Schritt des Gauß-Algorithmus durchgeführt.
Inhalt Der Gauß-Algorithmus in Mathe Gauß-Algorithmus – Erklärung Gauß-Algorithmus – Beispiel Gauß-Algorithmus – Zusammenfassung Der Gauß-Algorithmus in Mathe Bevor du dir dieses Video anschaust, solltest du schon das Einsetzungsverfahren zur Lösung linearer Gleichungssysteme mit zwei Variablen kennengelernt haben. Wir wollen uns im Folgenden damit beschäftigen, wie man Gleichungssysteme mit drei Variablen mit dem Gauß-Algorithmus lösen kann. Gauß-Algorithmus – Erklärung Der Gauß-Algorithmus ist ein Verfahren, mit dessen Hilfe man lineare Gleichungssysteme lösen kann. Ein lineares Gleichungssystem mit drei Variablen und drei Gleichungen sieht in allgemeiner Form folgendermaßen aus: $a_1x + a_2y + a_3z = A$ $b_1x + b_2y + b_3z = B$ $c_1x + c_2y + c_3z = C$ Die Variablen in diesem Gleichungssystem sind $x, y$ und $z$ und $a_1, a_2, a_3, b_1$ und so weiter sind konstante Koeffizienten, also Zahlen. Um das System zu lösen, müssen wir Schritt für Schritt Werte für die Variablen finden. Gauß-Algorithmus (Anleitung). Die Idee des Gauß-Verfahrens ist, zuerst Variablen durch das Additionsverfahren zu eliminieren.
◦ Dann kommt das y, dann das z, dann das Gleichzeichen,... ◦ und rechts vom Gleichzeichen steht die Zahl ohne Unbekannte. ◦ In jeder der drei Gleichungen kommen die selben drei Unbekannten vor. Vorbereitung ◦ Man lässt bein Aufschreiben alle Unbekannten weg. ◦ Dann bleiben nur noch die Zahlen (Koeffizienten) übrig. ◦ Das spart Schreibarbeit und macht alles übersichtlicher. ◦ Das gibt die Koeffizientenmatrix: 2 1 1 11 2 2 2 18 3 2 3 24 Was ist das erste Ziel? ◦ Das erste Ziel des Algorithmus ist die Stufenform. ◦ Die Stufenform heißt oft auch Dreiecksform: * * * * 0 * * * 0 0 * * ◦ In der zweiten Zeile steht dann links eine Null. ◦ In der dritten Zeile stehen links zwei Nullen. ◦ Die anderen Zahlen sind ganz egal. Welche Umformungen kann man nutzen? Um das LGS in die Stufenform zu bringen, darf man immer eine vor vier Umformungen durchführen. Man kann die Umformungen auch öfters hintereinander ausführen. Jeder der folgenden Umformungen ist immer erlaubt - aber auch nur diese Umformungen: ◦ alle Zahlen in einer Zeile mit der selben Zahl durchmultiplizieren (außer der Null), ◦ alle Zahlen in einer Zeile durch die selbe Zahl teilen (außer durch Null), ◦ alle Zahlen aus einer Zeile zu den Zahlen einer anderen Zeile addieren, ◦ alle Zahlen von einer Zeile von den Zahlen einer anderen Zeile abziehen.