Примеры
[11131-31-2-5]⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Этап 1
Запишем эту матрицу как произведение нижней и верхней треугольных матриц.
[100l2110l31l321][u11u12u130u22u2300u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣100l2110l31l321⎤⎥⎦⎡⎢⎣u11u12u130u22u2300u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Этап 2
Этап 2.1
Две матрицы можно перемножить тогда и только тогда, когда количество столбцов в первой матрице равно количеству строк во второй матрице. В данном случае первая матрица равна 3×33×3, а вторая — 3×33×3.
Этап 2.2
Умножим каждую строку первой матрицы на каждый столбец второй матрицы.
[1u11+0⋅0+0⋅01u12+0u22+0⋅01u13+0u23+0u33l21u11+1⋅0+0⋅0l21u12+1u22+0⋅0l21u13+1u23+0u33l31u11+l32⋅0+1⋅0l31u12+l32u22+1⋅0l31u13+l32u23+1u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣1u11+0⋅0+0⋅01u12+0u22+0⋅01u13+0u23+0u33l21u11+1⋅0+0⋅0l21u12+1u22+0⋅0l21u13+1u23+0u33l31u11+l32⋅0+1⋅0l31u12+l32u22+1⋅0l31u13+l32u23+1u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Этап 2.3
Упростим каждый элемент матрицы путем перемножения всех выражений.
[u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
[u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Этап 3
Этап 3.1
Запишем в виде линейной системы уравнений.
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u11=3l21u11=3
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u11=1l31u11=1
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2
Решим систему уравнений.
Этап 3.2.1
Заменим все вхождения u11u11 на 11 во всех уравнениях.
Этап 3.2.1.1
Заменим все вхождения u11u11 в l21u11=3l21u11=3 на 11.
l21⋅1=3l21⋅1=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u11=1l31u11=1
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.1.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.1.2.1
Умножим l21l21 на 11.
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u11=1l31u11=1
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u11=1l31u11=1
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.1.3
Заменим все вхождения u11u11 в l31u11=1l31u11=1 на 11.
l31⋅1=1l31⋅1=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.1.4
Упростим левую часть.
Этап 3.2.1.4.1
Умножим l31l31 на 11.
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.2
Заменим все вхождения l31l31 на 11 во всех уравнениях.
Этап 3.2.2.1
Заменим все вхождения l31l31 в l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2 на 11.
1⋅u12+l32u22=-21⋅u12+l32u22=−2
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.2.2.1
Умножим u12u12 на 11.
u12+l32u22=-2u12+l32u22=−2
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
u12+l32u22=-2u12+l32u22=−2
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Этап 3.2.2.3
Заменим все вхождения l31l31 в l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5 на 11.
1⋅u13+l32u23+u33=-51⋅u13+l32u23+u33=−5
u12+l32u22=-2u12+l32u22=−2
l31=1l31=1
l21=3l21=3
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
Этап 3.2.2.4
Упростим левую часть.
Этап 3.2.2.4.1
Умножим u13u13 на 11.
u13+l32u23+u33=-5u13+l32u23+u33=−5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
Этап 3.2.3
Заменим все вхождения l21 на 3 во всех уравнениях.
Этап 3.2.3.1
Заменим все вхождения l21 в l21u12+u22=1 на 3.
3⋅u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
Этап 3.2.3.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.3.2.1
Умножим 3 на u12.
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
Этап 3.2.3.3
Заменим все вхождения l21 в l21u13+u23=-3 на 3.
3⋅u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.3.4
Упростим левую часть.
Этап 3.2.3.4.1
Умножим 3 на u13.
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.4
Заменим все вхождения u12 на 1 во всех уравнениях.
Этап 3.2.4.1
Заменим все вхождения u12 в 3u12+u22=1 на 1.
3(1)+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.4.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.4.2.1
Умножим 3 на 1.
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.4.3
Заменим все вхождения u12 в u12+l32u22=-2 на 1.
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.4.4
Упростим левую часть.
Этап 3.2.4.4.1
Избавимся от скобок.
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5
Заменим все вхождения u13 на 1 во всех уравнениях.
Этап 3.2.5.1
Перенесем все члены без u22 в правую часть уравнения.
Этап 3.2.5.1.1
Вычтем 3 из обеих частей уравнения.
u22=1-3
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5.1.2
Вычтем 3 из 1.
u22=-2
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u22=-2
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5.2
Заменим все вхождения u13 в 3u13+u23=-3 на 1.
3(1)+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5.3
Упростим левую часть.
Этап 3.2.5.3.1
Умножим 3 на 1.
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5.4
Заменим все вхождения u13 в u13+l32u23+u33=-5 на 1.
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.5.5
Упростим левую часть.
Этап 3.2.5.5.1
Избавимся от скобок.
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.6
Заменим все вхождения u22 на -2 во всех уравнениях.
Этап 3.2.6.1
Перенесем все члены без u23 в правую часть уравнения.
Этап 3.2.6.1.1
Вычтем 3 из обеих частей уравнения.
u23=-3-3
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.6.1.2
Вычтем 3 из -3.
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.6.2
Заменим все вхождения u22 в 1+l32u22=-2 на -2.
1+l32⋅-2=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.6.3
Упростим левую часть.
Этап 3.2.6.3.1
Перенесем -2 влево от l32.
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7
Заменим все вхождения u23 на -6 во всех уравнениях.
Этап 3.2.7.1
Перенесем все члены без l32 в правую часть уравнения.
Этап 3.2.7.1.1
Вычтем 1 из обеих частей уравнения.
-2l32=-2-1
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.1.2
Вычтем 1 из -2.
-2l32=-3
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-2l32=-3
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.2
Разделим каждый член -2l32=-3 на -2 и упростим.
Этап 3.2.7.2.1
Разделим каждый член -2l32=-3 на -2.
-2l32-2=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.2.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.7.2.2.1
Сократим общий множитель -2.
Этап 3.2.7.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
-2l32-2=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.2.2.1.2
Разделим l32 на 1.
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.2.3
Упростим правую часть.
Этап 3.2.7.2.3.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.3
Заменим все вхождения u23 в 1+l32u23+u33=-5 на -6.
1+l32⋅-6+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.7.4
Упростим левую часть.
Этап 3.2.7.4.1
Перенесем -6 влево от l32.
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8
Заменим все вхождения l32 на 32 во всех уравнениях.
Этап 3.2.8.1
Заменим все вхождения l32 в 1-6l32+u33=-5 на 32.
1-6(32)+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8.2
Упростим левую часть.
Этап 3.2.8.2.1
Упростим 1-6(32)+u33.
Этап 3.2.8.2.1.1
Упростим каждый член.
Этап 3.2.8.2.1.1.1
Сократим общий множитель 2.
Этап 3.2.8.2.1.1.1.1
Вынесем множитель 2 из -6.
1+2(-3)(32)+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8.2.1.1.1.2
Сократим общий множитель.
1+2⋅(-3(32))+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8.2.1.1.1.3
Перепишем это выражение.
1-3⋅3+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-3⋅3+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8.2.1.1.2
Умножим -3 на 3.
1-9+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-9+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.8.2.1.2
Вычтем 9 из 1.
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.9
Перенесем все члены без u33 в правую часть уравнения.
Этап 3.2.9.1
Добавим 8 к обеим частям уравнения.
u33=-5+8
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.9.2
Добавим -5 и 8.
u33=3
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u33=3
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Этап 3.2.10
Решим систему уравнений.
u33=3l32=32u23=-6u22=-2l31=1l21=3u11=1u12=1u13=1
Этап 3.2.11
Перечислим все решения.
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
Этап 4
Подставим найденные значения.
[11131-31-2-5]=[1003101321][1110-2-6003]