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La méthode du pivot permet d'associer `a tout syst`eme linéaire un syst`eme facile équivalent Elle consiste `a sélectionner une équation qu'on va garder 



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Algorithme de Gauss-Jordan 1 Opérations élémentaires sur les lignes d'une matrice Définition 1 On définit trois types d'opérations élémentaires sur les 

  • Comment faire la méthode de Gauss ?

    La méthode du pivot de Gauss est une méthode pour transformer un système en un autre système équivalent (ayant les mêmes solutions) qui est triangulaire et est donc facile à résoudre. Les opérations autorisées pour transformer ce système sont : échange de deux lignes. multiplication d'une ligne par un nombre non nul.
  • Quelle est la formule du pivot de Gauss ?

    La méthode du pivot permet d'associer `a tout syst`eme linéaire un syst`eme facile équivalent. ? 2x + 3y + z = 1 ?7y + 7z = 1 ?7y ? 3z = ?2. on résout le syst`eme dérivé (par combinaison linéaire) et on conclut avec l'équation facile.
  • Qu'est-ce qu'un pivot maths ?

    Définition - Une matrice est échelonnée si le nombre de 0 au début de chaque ligne est strictement croissant quand on passe d'une ligne à la suivante. Le premier élément non nul de chaque ligne dans une matrice échelonnée s'appelle le pivot.
  • La transformation de Gauss-Jordan consiste à transformer ce système en un système équivalent dont le bloc gauche est l'identité, c'est-à-dire qu'il faut modifier la matrice (A I) pour qu'elle devienne de la forme (I A ? 1) en utilisant les propriétés de l'algorithme.

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesCours 1: Autour des systèmes linéaires,

Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux

matrices

Clément Rau

Laboratoire de Mathématiques de Toulouse

Université Paul Sabatier-IUT GEA Ponsan

Module complémentaire de maths approfondies

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

But1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires

But de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

But1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

But1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButDéfinition d"un système linéaire

On veut résoudre le système suivant :

8>>< >:a

1;1x1+a1;2x2+:::+a1;nxn=y1

a

2;1x1+a2;2x2+:::+a2;nxn=y2

a n;1x1+an;2x2+:::+an;nxn=yn

Lesyiet lesai;jsont donnés, on cherche lesxi.Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButDéfinition d"un système linéaire

On veut résoudre le système suivant :

8>>< >:a

1;1x1+a1;2x2+:::+a1;nxn=y1

a

2;1x1+a2;2x2+:::+a2;nxn=y2

a

n;1x1+an;2x2+:::+an;nxn=ynLesyiet lesai;jsont donnés, on cherche lesxi.Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButCas particulier

Ex : Système 33

8< :a

1x+b1y+c1z=d1

a

2x+b2y+c2z=d2

a

3x+b3y+c3z=d3Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButCas particulier

Ex : Système 338

:a

1x+b1y+c1z=d1

a

2x+b2y+c2z=d2

a

3x+b3y+c3z=d3Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButVariante

On veut résoudre le système suivant :

8>>< >:a

1;1x1+a1;2x2+:::+a1;nxny1

a

2;1x1+a2;2x2+:::+a2;nxny2

a n;1x1+an;2x2+:::+an;nxnyn Lesyietai;jsont données, on cherche les régions où se situent

lesxi.Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButVariante

On veut résoudre le système suivant :

8>>< >:a

1;1x1+a1;2x2+:::+a1;nxny1

a

2;1x1+a2;2x2+:::+a2;nxny2

a n;1x1+an;2x2+:::+an;nxnynLesyietai;jsont données, on cherche les régions où se situent

lesxi.Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

But1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 1

Une usine fabrique trois produits P1, P2 et P3. Ces produits passent dans trois ateliers différents A,B et C, avec les temps de passages suivants :P1 passe 2h dans l"atelier A, 1h dans l"atelier B et 1h dans latelier CP2 passe 5h dans l"atelier A, 3h dans l"atelier B et 2h dans l"atelier CP3 passe 3h dans l"atelier A, 2h dans l"atelier B et 2h dans l"atelier C

Question :

Lors dun prog rammede f abrication,la charge

horaire des différents ateliers a été de 104h pour A, 64h pour B et 55h pour C. Quelles sont les quantités de P1, P2 et P3 fabriquées?

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 1

Une usine fabrique trois produits P1, P2 et P3. Ces produits passent dans trois ateliers différents A,B et C, avec les temps de passages suivants :P1 passe 2h dans l"atelier A, 1h dans l"atelier B et 1h dans latelier CP2 passe 5h dans l"atelier A, 3h dans l"atelier B et 2h dans l"atelier CP3 passe 3h dans l"atelier A, 2h dans l"atelier B et 2h dans l"atelier CQuestion :Lors dun prog rammede f abrication,la charge horaire des différents ateliers a été de 104h pour A, 64h pour B et 55h pour C. Quelles sont les quantités de P1, P2 et P3 fabriquées?

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 1

Pouri=1::3, soitnila quantité de produitsPifabriqués.

L"énoncé se traduit par le système :

8< :2n1+5n2+3n3=104 n

1+3n2+2n3=64

n

1+2n2+2n3=55Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 1

Pouri=1::3, soitnila quantité de produitsPifabriqués.L"énoncé se traduit par le système :

8< :2n1+5n2+3n3=104 n

1+3n2+2n3=64

n

1+2n2+2n3=55Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 2

La fabrication d"un produit artistique P exige l"assemblage de pièces de type 1 et de type 2. Une pièce de type 1 coûte 6 euros et necessite 3h de travail alors qu"une pièce de type B coûte 3 euros et nécessite 4h de travail.

Contraintes économiques

: on souhaite que le pr ixdu produit P ne dépasse pas 180 euros. Par ailleurs, le temps de fabrication de P ne doit pas excéder 160h.

Question :

Quels sont les valeurs possibles pour le nombre de pièces de type 1 et 2 pour la fabrication de P

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 2

La fabrication d"un produit artistique P exige l"assemblage de pièces de type 1 et de type 2. Une pièce de type 1 coûte 6 euros et necessite 3h de travail alors qu"une pièce de type B coûte 3 euros et nécessite 4h de travail.

Contraintes économiques

: on souhaite que le pr ixdu produit P ne dépasse pas 180 euros. Par ailleurs, le temps de fabrication de P ne doit pas excéder 160h.Question : Quels sont les valeurs possibles pour le nombre de pièces de type 1 et 2 pour la fabrication de P

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Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButExemple 2

La fabrication d"un produit artistique P exige l"assemblage de pièces de type 1 et de type 2. Une pièce de type 1 coûte 6 euros et necessite 3h de travail alors qu"une pièce de type B coûte 3 euros et nécessite 4h de travail.

Contraintes économiques

: on souhaite que le pr ixdu produit P ne dépasse pas 180 euros. Par ailleurs, le temps de fabrication de P ne doit pas excéder 160h.Question : Quels sont les valeurs possibles pour le nombre de pièces de type 1 et 2 pour la fabrication de P

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière ButSoitx1etx2le nombre respectifs de pièces de type 1 et 2 pour fabriquer un produit P.

On doit a voir:

8 >:x 10 x 20

6x1+3x2180

3x1+4x2160Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière ButSoitx1etx2le nombre respectifs de pièces de type 1 et 2 pour fabriquer un produit P.On doit avoir : 8 >:x 10 x 20

6x1+3x2180

3x1+4x2160Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière ButSoitx1etx2le nombre respectifs de pièces de type 1 et 2 pour fabriquer un produit P.On doit avoir : 8 >:x 10 x 20

6x1+3x2180

3x1+4x2160Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

But1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

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Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButBut

Trouver une méthode "automatique" pour résoudre les systèmes linéaires -> Fabriquer un algorithme

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Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires Introduction aux matricesDéfinition d"un système linéaire Exemples concrets en relation avec votre filière

ButBut

Trouver une méthode "automatique" pour résoudre les systèmes linéaires-> Fabriquer un algorithme

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Introduction

Cas des systèmes22.

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Introduction aux matricesMéthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires

Introduction aux matricesMéthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

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Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires

Introduction aux matricesMéthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par additionPartons des 3 exemples suivants : (S1)3x12x2=9

2x1+x2=13(S2)x1+3x2=5

2x16x2=10

(S3)x1+3x2=5

2x16x2=8Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires

Introduction aux matricesMéthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition1Introduction

Définition d"un système linéaire

Exemples concrets en relation avec votre filière But

2Cas des systèmes 22.Méthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par addition

3Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les

sytémes linéairesBut de l"algorithme

Opérations autorisées

Un exemple avant la "théorie"

Mécanismes du Pivot

4Introduction aux matrices

Opérations sur les matrices

Inverse d"une matrice

Un critère d"inversibilité d"une matrice : le déterminant Une méthode pour inverser une matrice : Pivot de Gauss

L"algorithme général

Clément RauCours 1: Autour des systèmes linéaires, Algorithme du pivot de Gauss, Introduction aux matrices

Introduction

Cas des systèmes22.

Methode plus "automatique" : le pivot de Gauss sur les sytémes linéaires

Introduction aux matricesMéthode graphique

Méthode par substitution

Méthode par additionMéthode graphique

Géométriquement, on peut comprendre la "forme" des solutions.On peut retrouver ces résultats à l"aide de la structure du noyau d"une application linéaire...Tracer les droites correspondantes au système

Point(s) d"intersection éventuel(s)

Les 2 droites sont sécantes en un point,

il y a un unique couple solution.Les 2 droites sont paralléles (et disjointes),pas de solutions au système.Les 2 droites sont confondues,infinité de solutions ,tout point de "la" droite est solution.

Inconvénients de cette méthode :

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