Cramersche Regel: Unterschied zwischen den Versionen

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\det
 
\det
 
\begin{bmatrix}
 
\begin{bmatrix}
R_1 + R_2 + R_3 & -R_2 & R_1\\
+
R_1 I_{01} -  U_{02} - U_{03} & -R_2 & R_1\\
-R_2 & R_2 + R_4 + R_5 & R_4\\
+
U_{02} & R_2 + R_4 + R_5 & R_4\\
R_1 & R_4 & R_1 + R_4 + R_6
+
R_1 I_{01} & R_4 & R_1 + R_4 + R_6
 
\end{bmatrix}
 
\end{bmatrix}
 
}
 
}

Version vom 26. November 2012, 16:30 Uhr

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Die Cramersche Regel wird auch als Determinantenverfahren bezeichnet und stellt eine Methode zur Lösung linearer Gleichungssysteme dar. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich zunächst auf ein allgemeines lineares Gleichungssystem \textbf{A} \cdot \vec{\textbf{x}} = \vec{\textbf{b}}, anschließend wird ein konkretes Beispiel betrachtet. Voraussetzung für die Anwendung des Verfahrens ist, dass die Koeffizientenmatrix \textbf{A} quadratisch ist und ihre Determinante \det\textbf{A} nicht verschwindet (es muss also \det\textbf{A} \neq 0 gelten). Solche Gleichungssysteme ergeben sich beispielsweise im Rahmen einer Knoten- oder Maschenanalyse.

Die Cramersche Regel lautet dann wie folgt:


x_i = \frac{\det(\textbf{A},\vec{\textbf{b}})_i}{\det \textbf{A}}

Dabei bezeichnet (\textbf{A},\vec{\textbf{b}})_i die n \times n-Matrix, bei der die i-te Spalte von \textbf{A} durch den Spaltenvektor \vec{\textbf{b}} ersetzt wurde. Das Element (die Komponente) x_i des Vektors \vec{\textbf{x}} ergibt sich dann aus dem Quotienten der Determinante von (\textbf{A},\vec{\textbf{b}})_i und der Determinante von \textbf{A}.

Zur Veranschaulichung der Regel wird nachfolgend das Beispiel aus der Einführung aufgegriffen:

Beispiel für ein lineares Gleichungssystem

Dieses Gleichungssystem der Form \textbf{W} \cdot \vec{\textbf{I}}_\nu = \vec{\textbf{U}}_0 wurde im Rahmen einer Maschenanalyse ermittelt und nachfolgend sollen die Ströme I_3, I_5 und I_6 bestimmt werden. Der Strom I_3 ist das erste Element des Vektors mit den gesuchten Größen, somit ist auch zunächst die erste Spalte der Widerstandsmatrix \textbf{W} durch den Quellspannungsvektor zu ersetzen, so dass folgt:


I_3 = \frac{\det(\textbf{W},\vec{\textbf{I}}_\nu)_1}{\det \textbf{W}} =
\frac{
\det
\begin{bmatrix}
R_1 + R_2 + R_3 & -R_2 & R_1\\
-R_2 & R_2 + R_4 + R_5 & R_4\\
R_1 & R_4 & R_1 + R_4 + R_6
\end{bmatrix}
}
{
\det
\begin{bmatrix}
R_1 I_{01} -  U_{02} - U_{03} & -R_2 & R_1\\
U_{02} & R_2 + R_4 + R_5 & R_4\\
R_1 I_{01} & R_4 & R_1 + R_4 + R_6
\end{bmatrix}
}