《高斯消元法简介》教案

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2.例1:解方程组
解:把第一个方程的2倍,-3倍,5倍分别加到第2,3,4个方程上,可以消去2,3,4个方程的未知数
为了使以后少出现分数运算,交换第二,三个方程的位置
把第2个方程的-5倍,7倍分别加到第3,4个方程,可以消去第3,4个方程未知数
整理一下方程,第3个方程的左右两边乘以 ,第4个方程左右两边乘以
1795年高斯进入哥廷根大学。1796年,19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。5年以后,高斯又证明了形如"Fermat素数"边数的正多边形可以由尺规作出。
1855年2月23日清晨,高斯于睡梦中去世。
生平
高斯是一对普通夫妇的儿子。他的母亲是一个贫穷石匠的女儿,虽然十分聪明,但却没有接受过教育,近似于文盲。在她成为高斯父亲的第二个妻子之前,她从事女佣工作。他的父亲曾做过园丁,工头,商人的助手和一个小保险公司的评估师。当高斯三岁时便能够纠正他父亲的借债账目的事情,已经成为一个轶事流传至今。他曾说,他在麦仙翁堆上学会计算。能够在头脑中进行复杂的计算,是上帝赐予他一生的天赋。
高斯的老师Bruettner与他助手Martin Bartels很早就认识到了高斯在数学上异乎寻常的天赋,同时Herzog Carl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig也对这个天才儿童留下了深刻印象。于是他们从高斯14岁起,便资助其学习与生活。这也使高斯能够在公元1792-1795年在Carolinum学院(今天Braunschweig学院的前身)学习。18岁时,高斯转入哥廷根大学学习。在他19岁时,第一个成功的用尺规构造出了规则的17角形。
高斯的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。
1792年,15岁的高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)、“质数分布定理”(prime numer theorem)、及“算术几何平均”(arithmetic-geometric mean)。
高斯于公元1805年10月5日与来自Braunschweig的Johanna Elisabeth Rosina Osthoff小姐(1780-1809)结婚。在公元1806年8月21日迎来了他生命中的第一个孩子约瑟。此后,他又有两个孩子。Wilhelmine(1809-1840)和Louis(1809-1810)。1807年高斯成为哥廷根大学的教授和当地天文台的台长。
(1) ;
(2) .
解:略

数学家
【人物介绍】
物理学家、数学家卡尔·弗里德里希·高斯
高斯[1](Johann Carl Friedrich Gauss)(1777年4月30日—1855年2月23日),生于不伦瑞克,卒于哥廷根,德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。
高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于哥廷根。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。
把第3个方程的-1倍加到第4个方程,可以消去第4个方程的未知数
把第4个方程两边除以-6
把第4个方程 的5,2,-4分别加到第1,2,3个方程
把第3个方程 的2倍,-1倍分别加到第1,2个方程
把第2个方程的1倍加到第一个方程
所以这个方程组的解是
说明:
①以上自上而下求解方程组的过程就是高斯消元法
利用高斯消元法任意的n元一次方程组都是可以有规律的得以求解
高斯用很短的时间计算出了小学老师布置的任务:对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和101的数列求和为(1+100,2+99,3+98……),同时得到结果:5050。这一年,高斯9岁。
当高斯12岁时,已经开始怀疑元素几何学中的基础证明。当他16岁时,预测在欧氏几何之外必然会产生一门完全不同的几何学。他导出了二项式定理的一般形式,将其成功的运用在无穷级数,并发展了数学分析的理论。
《高斯消元法简介》教案
一、教学目标
知识与技能:了解高斯消元法
过程与方法:直接演示说明,学习做简单练习
情感,态度和价值观:进一步体会解方程组的根本思想消元,通过高斯消元的学习增强学习数学的能力
二、重点与难点:高斯消元法
三、课型
新授课
四、教学过程:
1.在前面的几节课,已经用加减消元和代入消元法求解二元或者三元一次方程组,其基本的思想就是从已知的方程导出未知数较少的方程组,直到最后得到一个一元一次方程,这种做法可适用于一般的n元线性方程组(线性方程组),但是由于未知数的增加,我们希望我们的消元是有规律的,以避免混乱,下面介绍高斯消元法
虽然高斯作为一个数学家而闻名于世,但这并不意味着他热爱教书。尽管如此,他越来越多的学生成为有影响的数学家,如后来闻名于世的Richard Dedekind和黎曼。
高斯墓地:高斯非常信教且保守。他的父亲死于1808年4月14日,晚些时候的1809年10月11日,他的第一位妻子Johanna也离开人世。次年8月4日高斯迎娶第二位妻子Friederica Wilhelmine (1788-1831)。他们又有三个孩子:Eugen (1811-1896), Wilhelm (1813-1883)和Therese (1816-1864)。1831年9月12日她的第二位妻子也死去,1837年高斯开始学习俄语。1839年4月18日,他的母亲在哥廷根逝世,享年95岁。高斯于1855年2月23日凌晨1点在哥廷根去世。他的很多散布在给朋友的书信或笔记中的发现于1898年被发现。
②消元时要注意要让每一个方程的主元(第一个未知数的系数为1,以便消元)
③注意未知数的位置
*高斯消元法其实在我国的数学著作《九章算术》中早就有记载,叫高斯消元法西方人的叫法,实际比九章算术晚了1000多年
2.练习:利用高斯消元法解方程组
(1) ;(2) .
解:略
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4.练习:利用高斯消元法解方程组
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