克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

数学评论

$\text{中文}$$\ce{}$$\frac{}{}$克莱姆法则,又译克拉默法则(Cramer's Rule)是线性代数中一个关于求解线性方程组的定理

概念

在引入克莱姆法则之前,先引入有关n元线性方程组和有关矩阵行列式的概念。含有n个未知数的线性方程组称为n元线性方程组。
当其右端的常数项b1,b2,...,bn不全为零时,线性方程组⑴称为非齐次线性方程组。
克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

其中A是线性方程组的系数矩阵,X是由未知数组成的列向量,β是由常数项组成的列向量。线性方程组⑴的矩阵形式为AX=β文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

当常数项全为零时,线性方程组⑵称为齐次线性方程组,即:文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

系数构成的行列式称为该方程组的系数行列式D,即文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

定理

记法1:若线性方程组⑴的系数矩阵可逆(非奇异),即系数行列式 D≠0。有唯一解,其解为
克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组
记法2:若线性方程组⑴的系数矩阵可逆(非奇异),即系数行列式 D≠0,则线性方程组⑴有唯一解,其解为
克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组
其中Dj是把D中第j列元素对应地换成常数项而其余各列保持不变所得到的行列式。
记法1是将解写成矩阵(列向量)形式,而记法2是将解分别写成数字,本质相同。

证明

充分性:设A可逆,那么显然X0=A-1β是AX=β的一个解。又设X1是AX=β其他不为X0的解,即AX1。两边同时左乘A-1文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组
克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

上面两式矛盾,因为不存在其他不为X0的解,故X0=A-1β是唯一的一个解。文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

必要性:设AX=β的唯一解X0。如A不可逆,齐次线性组AX=O就有非零解Y0文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

X0+Y0也是AX=β的一个解,矛盾,故可逆,证毕。文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

具体例子

比如有这么一个方程组:文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组文章源自公式库网-https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

等号左边的每一项的系数写成行列式

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

先计算D的结果,如果D=0说明方程无解。如果有解,继续:

等号右边的答案写成一栏:

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

把右侧答案栏替换系数的行列式x栏,就得到Dx行列式

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

同样,把答案栏分别替换到系数行列式的y栏与z栏,分别得到 Dy,Dz行列式

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组 克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组

最后求解三个未知数的公式就是:

克莱姆法则,译克拉默法则(Cramer’s Rule)求解线性方程组


克莱姆法则在线计算器

使用下方的在线计算器,输入线性方程组的系数即可快速求解。支持二元一次方程组(2×2)和三元一次方程组(3×3)。

🧮 克莱姆法则计算器

Cramer's Rule · 支持 2~10 元线性方程组求解

1

📐 设置方程个数 — 2~10 元线性方程组

(2~10)
2

✏️ 输入系数和常数项 — 填入方程各系数,加载即显示结果

克莱姆法则数学公式

二元一次方程组

对于方程组:

$\begin{cases} a_{11}x_1 + a_{12}x_2 = b_1 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 = b_2 \end{cases}$

系数行列式:

$D = \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{vmatrix} = a_{11}a_{22} - a_{12}a_{21}$

若 $D \neq 0$,方程组有唯一解:

$x_1 = \frac{D_1}{D}, \quad x_2 = \frac{D_2}{D}$

其中 $D_1 = \begin{vmatrix} b_1 & a_{12} \\ b_2 & a_{22} \end{vmatrix}$,$D_2 = \begin{vmatrix} a_{11} & b_1 \\ a_{21} & b_2 \end{vmatrix}$

三元一次方程组

对于方程组:

$\begin{cases} a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + a_{13}x_3 = b_1 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + a_{23}x_3 = b_2 \\ a_{31}x_1 + a_{32}x_2 + a_{33}x_3 = b_3 \end{cases}$

系数行列式:

$D = \begin{vmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{vmatrix}$

若 $D \neq 0$,有唯一解 $x_j = \frac{D_j}{D} \ (j = 1,2,3)$,其中 $D_j$ 是将 $D$ 的第 $j$ 列替换为常数项列 $(b_1, b_2, b_3)^T$ 后得到的行列式。

克莱姆法则的一般形式

对于 $n$ 元线性方程组 $A\mathbf{X} = \mathbf{b}$,若系数行列式 $D = \det(A) \neq 0$,则有唯一解:

$x_j = \frac{D_j}{D} = \frac{\det(A_j)}{\det(A)} \quad (j = 1, 2, \dots, n)$

其中 $A_j$ 是将矩阵 $A$ 的第 $j$ 列替换为常数向量 $\mathbf{b}$ 后得到的矩阵。克莱姆法则由瑞士数学家加布里埃尔·克莱姆(Gabriel Cramer,1704-1752)于1750年发表。

运营不易,
感谢支持!
weinxin
我的微信
微信号已复制
我的微信公众号
我的微信公众号扫一扫
weinxin
我的公众号
公众号已复制
数学最后更新:2026-7-18
公式库网
  • 本文由 公式库网 发表于2022年5月27日 10:17:15
  • 转载请务必保留本文链接:https://www.gongshiku.com/html/202205/kelaimufazeyikelamofazecramers-ruleqiujiexianxingfangchengzu.html

发表评论