Ift 2421 Chapitre 3 Résolution des systèmes d’équations linéaires
Ift2421 1 Chapitre 3 Ift 2421 Chapitre 3 Résolution des systèmes d’équations linéaires Ift2421 2 Chapitre 3 pour résoudre le système linéaire 2 On n
Systèmes linéaires
3 x + 2 y = a E3 Résolution On essaie de faire disparaître progressivement les inconnues à l'aide de combinaisons linéaires sur les équations : (S)() 8
3 Systèmes d’équations linéaires
Un système linéaire (S) est équivalent à tout système (S0) obtenu 1 soit en remplaçant une équation (k) du système (S) par une équation équivalente : soit en addi-tionnant un même nombre aux deux membres, soit en multipliant les deux membres par un même nombre a nonnul, pour obtenir a (k)
Résolution de systèmes linéaires
3 Décrire l’algorithme de Gauss pour la résolution des systèmes linéaires 4 Justifier et décrire l’algorithme de Cholesky pour la résolution des systèmes SDP 5 Donner l’ordre de grandeur du nombre d’opérations nécessaire à la résolution d’un système de grande taille, à l’inversion d’une matrice de grande taille 6
Résolution de systèmes linéaires : Méthodes directes Polytech
Propriétés mathématiques - p 3/51 Rappels mathématiques Soit à résoudre le système linéaire Ax = b A ∈Mn(IR) : matrice carrée de dimension n ×n x,b ∈IRn: vecteurs de dimension n CNS d’existence de la solution : Le système Ax = b a une solution unique si et seulement si son déterminant est non nul Si le déterminant est nul :
Système linéaire d’équations : méthode du pivot de Gauss
2 1 Résolution d’un système triangulaire Les systèmes triangulaires sont très simples à résoudre : 2x + 2y −3z = 2 y −6z = −3 z = 4 ⇔ 2x+ 2y −3z = 2 y = 6z −3 = 21 z = 4 ⇔ x = 1 2 (−2y + 3z + 2) = −14 y = 21 z = 4 Lors de la résolution du système, on raisonne toujours par équivalence C’est une condition
Systèmes d’équations linéaires - e Math
On obtient un système triangulaire : on en déduit y= 7 11 et alors la première ligne permet d’obtenir x = 9 11 (c) Par les matrices En terme matriciel le système s’écrit AX =Y avec A= 2 1 3 7 X = x y Y = 1 2 On trouve la solution du système en inversant la matrice : X =A 1Y: L’inverse d’une matrice 2 2 se calcule ainsi si A= a b
SYSTEMES LINEAIRES I I Méthode du pivot de Gauss Systèmes
SF 1 : résolution d’un système échelonné 2Opérations élémentaires Soit (S) un système linéaire de n équations
[PDF] résolution système linéaire gauss
[PDF] résolution système linéaire matrice
[PDF] résolution système linéaire pivot de gauss
[PDF] résolution triangle quelconque
[PDF] résolution triangle rectangle
[PDF] résolution verbe
[PDF] resolutions d ' équations
[PDF] résolutions d' équations et inéquations
[PDF] Resolutions d'equation lineaire a deux inconnus, Devoir de Maths
[PDF] Résolutions d'équation seconde
[PDF] Résolutions d'équations
[PDF] Resolutions d'équations
[PDF] Résolutions d'équations , factorisation d'expression et ensemble de solutions
[PDF] Résolutions d'équations à produits nul
Exo7
Systèmes d"équations linéaires
Corrections d"Arnaud Bodin
Exercice 11.Résoudre de quatre manières dif férentesle système sui vant(par substitution, par la méthode du pi votde
Gauss, en inversant la matrice des coefficients, par la formule de Cramer) :2x+y=1
3x+7y=2
2.Choisir la méthode qui v ousparaît la plus rapide pour résoudre, selon les v aleursde a, les systèmes
suivants : ax+y=2 (a2+1)x+2ay=1 (a+1)x+ (a1)y=1 (a1)x+ (a+1)y=1Résoudre les systèmes suivants
8< :x+yz=0 xy=0 x+4y+z=08 :x+y+2z=5 xyz=1 x+z=38 :3xy+2z=a x+2y3z=b x+2y+z=cTrouver les solutions de
8>>< >:3x+2z=03y+z+3t=0
x+y+z+t=02xy+zt=0
Étudier l"existence de solutions du système : 8< :ax+by+z=1 x+aby+z=b x+by+az=1: 1 Discuter et résoudre suivant les valeurs des réelsl,a,b,c,dle système : (S)8 >:(1+l)x+y+z+t=a x+(1+l)y+z+t=b x+y+(1+l)z+t=c x+y+z+(1+l)t=d Z 42P(x)dx=aP(2)+bP(3)+gP(4):
Indication pourl"exer cice6 NÉcrire les polynômes sous la formeP(x) =ax3+bx2+cx+d. CalculerR42P(x)dxd"une part etaP(2)+
bP(3)+gP(4)d"autre part. L"identification conduit à un système linéaire à quatre équations, d"inconnues
a;b;g.3Correction del"exer cice1 N1.(a) Par substitution.La première équation s"écrit aussiy=12x. On remplace maintenantydans la
deuxième équation3x+7y=2=)3x+7(12x) =2=)11x=9=)x=911
Onendéduity:y=12x=12911
=711 . Lasolutiondecesystèmeestdonclecouple(911 ;711 N"oubliez pas de vérifier que votre solution fonctionne ! (b)Par le pivot de Gauss.On garde la ligneL1et on remplace la ligneL2par 2L23L1:2x+y=1
3x+7y=2()2x+y=1
11y=7 Onobtientunsystèmetriangulaire: onendéduity=711 etalorslapremièrelignepermetd"obtenir x=911 (c)Par les matrices.En terme matriciel le système s"écritAX=YavecA=2 1
3 7 X=x y Y=1 2 On trouve la solution du système en inversant la matrice :X=A1Y:
L"inverse d"une matrice 22 se calcule ainsi
siA=a b c d alorsA1=1adbc db c a Il faut bien sûr que le déterminant detA=a b c d =adbcsoit différent de 0.Ici on trouve
A 1=111 713 2 etX=A11 2 =111 9 7
(d)Par les formules de Cramer.Les formules de Cramer pour un système de deux équations sont les
suivantes si le déterminant vérifieadbc6=0 : ax+by=e cx+dy=f=)x= e b f d a b c d ety= a e c f a b c dCe qui donne ici :
x= 1 1 2 7 2 1 3 7 911ety= 2 1 32
2 1 3 7 =711 2. (a)
A vanttout on re gardes"il e xisteune solution unique, c"est le cas si et seulement si le déterminant
est non nul. Pour le premier système le déterminant esta1 a2+1 2a
=a21 donc il y a une unique solution si et seulement sia6=1.Biensûrtouteslesméthodesconduisentaumêmerésultat! Parexempleparsubstitution, enécrivant
la première ligney=2ax, la deuxième ligne devient(a2+1)x+2a(2ax) =1. On en déduit que sia6=1 alorsx=4a1a21puisy=2a2+a2a
21.4 Traitons maintenant les cas particuliers. Sia=1 alors le système devient :x+y=2
2x+2y=1
Mais on ne peut avoir en même tempsx+y=2 etx+y=12 . Donc il n"y a pas de solution.Sia=1 alors le système devient :x+y=2
2x2y=1et il n"y a pas de solution.
(b)Ici le déterminant est
a+1a1 a1a+1 = (a+1)2(a1)2=4a. Sia6=0 alors on trouve la solution unique(x;y). Par exemple avec la formule de Cramer x= 1a1 1a+14a=12aety=
a+1 1 a1 14a=12a:
Sia=0 il n"y a pas de solution.Correction del"exer cice2 N1.Remarquons que comme le système est homogène (c"est-à-dire les coef ficientsdu second membre sont
nuls) alors(0;0;0)est une solution du système. Voyons s"il y en a d"autres. Nous faisons semblantde ne pas voir que la seconde ligne impliquex=yet que le système est en fait très simple à résoudre.
Nous allons appliquer le pivot de Gauss en faisant les opérations suivantes sur les lignesL2 L2L1et
L3 L3L1:
8< :x+yz=0 xy=0 x+4y+z=0()8 :x+yz=02y+z=0
3y+2z=0
On fait maintenantL3 2L3+3L2pour obtenir :
8< :x+yz=02y+z=0
7z=0 En partant de la dernière ligne on trouvez=0, puis en remontanty=0, puisx=0. Conclusion l"unique solution de ce système est(0;0;0). 2.On applique le pi votde Gauss L2 L2L1etL3 L3L1:
8< :x+y+2z=5 xyz=1 x+z=3()8 :x+y+2z=52y3z=4
yz=2PuisL3 2L3L2pour obtenir un système équivalent qui est triangulaire donc facile à résoudre :
8< :x+y+2z=52y3z=4
z=0()8 :x=3 y=2 z=0 On n"oublie pas de vérifier que c"est une solution du système initial. 3. On f aitles opérations L2 3L2+L1etL3 3L3L1pour obtenir : 8< :3xy+2z=a x+2y3z=b x+2y+z=c()8 :3xy+2z=a5y7z=3b+a
7y+z=3ca
5 Puis on faitL3 5L37L2, ce qui donne un système triangulaire : 8< :3xy+2z=a5y7z=3b+a
54z=5(3ca)7(3b+a)
En partant de la fin on en déduit :z=154
(12a21b+15c)puis en remontant cela donne 8< :x=118 (8a+5bc) y=118 (2a+b+7c) z=118 (4a7b+5c)Correction del"exer cice3 NOn commence par simplifier le système : on place la ligne L3en première position pour le pivot de Gauss ; on réordonne les v ariablesdans l"ordre : y;t;x;zpour profiter des lignes déjà simples. 8>>< >:y+t+x+z=03y+3t+z=0
yt+2x+z=03x+2z=0
On commence le pivot de Gauss avec les opérationL2 L23L1etL3 L3+L1pour obtenir : 8>>< >:y+t+x+z=03x2z=0
3x+2z=0
3x+2z=0
Les 3 dernières lignes sont identiques, on se ramène donc à un système avec 2 équations et 4 inconnues :
y+t+x+z=03x+2z=0
Nous choisissonsxetycomme paramètres, alorsz=32 xett=xyz=12 xy. Les solutions du système sont donc les x;y;z=32 x;t=12xyjx;y2RCorrection del"exer cice4 N1.Pour éviter d"a voirà di viserpar aon réordonne nos lignes puis on applique la méthode du pivot :
8< :x+by+az=1L1x+aby+z=bL2ax+by+z=1L3()8 :x+by+az=1L1b(a1)y+ (1a)z=b1L2 L2L1b(1a)y+ (1a2)z=1aL3 L3aL1 On fait ensuiteL3 L3+L2pour obtenir un système triangulaire équivalent au système initial : 8< :x+by+az=1 b(a1)y+ (1a)z=b1 (2aa2)z=ba 6