Abschnittsübersicht

    • Idee

      Der Gauß Algorithmus bietet ein systematisches Lösungsverfahren für lineare Gleichungssystem.

      Er kombiniert hierbei geschickt eine einheitliche Schreibweise, das Additions- und das Einsetzungsverfahren

    • Systematische Schreibweise

      Um den Gauß Algorithmus anzuwenden, wird das LGS sortiert aufgeschrieben.

      • Hierzu werden:
      1. alle Summanden nach Möglichkeit zusammengefasst
      2. alle Summanden, die Variablen enthalten auf die linke Seite geschrieben
      3. Zahlen ohne Variabel auf die rechte Seite
      4. Summanden mit gleichen Variablen untereinander geschrieben
    • Beispiel: \( \begin{array}{ccccc} \text{I)} & 5x & + 3y & +2z & = 7 \\ \text{II)} & 2x & + 7y & +4z & = 1 \\ \text{III)} & 10x & +2y & +1z & = 14 \\ \end{array}\)
    • Zeilenstufenform

      Im Gauß Algorithmus werden die Bearbeitungsschritte:

      1. Vertauschen von Zeilen
      2. Multiplikation einer Zeile mit einer Zahl
      3. und Addition von zwei Zeilen

      kombiniert.

      Ziel ist es hierbei auf eine Zeilenstufenform zu kommen. Hierbei fehlen alle Summanden unterhalb der Achsendiagonalen.

    • Beispiel: Beispiel \( \begin{array}{ccccc} \text{I)} & \color{orange}{5x} & + 3y & +1z & = 7 \\ \text{II)} & 0x & + \color{orange}{2y} & +0z & = 1 \\ \text{III)} &0x & +0y & +\color{orange}{0z} & = 14 \\ \end{array} \)

      Natürlich können die Nullen hier auch weggelassen werden:

      Beispiel: Beispiel \( \begin{array}{ccccc} \text{I)} & \color{orange}{5x} & + 3y & +1z & = 7 \\ \text{II)} & & + \color{orange}{2y} & +0z & = 1 \\ \text{III)} & & & +\color{orange}{0z} & = 14 \\ \end{array} \)

    • Erreichen der Zeilenstufenform

      Um die Summanden unterhalb der Diagonalen zu eliminieren:
      Werden Zeilen ggf. vertauscht. Hierdurch können Zeilen in den der erste Summand fehlt nach unten im LGS gelangen.

      Im Anschluss werden Zeilen so mit Zahlen multipliziert und addiert, dass Summanden wegfallen. Hierbei wird von unten nach oben vorgegangen und von links nach rechts

      Beispiel: Beispiel \( \begin{align*} \text{I)} && 3x + 5y &= 7 && |\cdot 2 \\ \text{II)} && 2x + 2y &= 1 && |\cdot (-3)\\[2ex] \text{I)} && 6x + 10y &= 14 && \\ \text{II)} && -6x - 6y &= -3 && | \text{I+II}\\[2ex] \text{I)} && 6x + 10y &= 14 && \\ \text{II)} && \:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+4y&= 11 && \\ \end{align*} \)

      oder kürzer Beispiel \( \begin{align*} \text{I)} && 3x + 5y &= 7 && | \\ \text{II)} && 2x + 2y &= 1 && | 2\cdot I-3\cdot II\\[2ex] \text{I)} && 3x + 5y &= 7 && | \\ \text{II)} && \:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:+4y&= 11 && \\ \end{align*} \)

    • Auflösen

      Im Anschluss kann das Gleichungssystem von unten nach oben aufgelöst werden.
      Hierzu wird jeweils nach der Variablen aufgelöst und dies in die anderen Zeilen eingesetzt.