1章:連立方程式の解を求める計算式

  1. 連立方程式の消去法
     まずは連立数4(4元)の連立方程式の例で説明します。
    A11X1+ A12X2 + A13X3 + A14X4 = B1 -----(1.1)
    A21X1+ A22X2 + A23X3 + A24X4 = B2 -----(1.2)
    A31X1+ A32X2 + A33X3 + A34X4 = B3 -----(1.3)
    A41X1+ A42X2 + A43X3 + A44X4 = B4 -----(1.4)

    (1.2) (1.3) (1.4)式の両辺にA11をかけると
    ( A21X1+ A22X2 + A23X3 + A24X4 ) A11= B2 A11 -----(2.2)
    ( A31X1+ A32X2 + A33X3 + A34X4) A11 = B3 A11-----(2.3)
    ( A41X1+ A42X2 + A43X3 + A44X4 ) A11 = B4 A11-----(2.4)

    (1.1)式を変形すると
    A11X1=- A12X2 - A13X3 - A14X4 + B1 -----(2.1)

    (2.2) (2.3) (2.4)式に(2.1)式を代入して整理すると
    (A22 A11 - A12A21) X2 +(A23 A11 - A13A21 ) X3 +( A24 A11 - A14A21 )X4 = B2 A11 - B1A21 -----(3.2)
    (A32 A11 - A12A31) X2 +(A33 A11 - A13A31 ) X3 +( A34 A11 - A14A31 )X4 = B3 A11 - B1A31 -----(3.3)
    (A42 A11 - A12A41) X2 +(A43 A11 - A13A41 ) X3 +( A44 A11 - A14A41 ) X4= B4 A11 - B1A41 -----(3.4)

    A22= A22 A11 - A12A21、 A23 = A23 A11 - A13A21 、 A24 = A24 A11 - A14A21 、 B2 = B2 A11 - B1A21 、--------として(3.2) (3.3) (3.4)式を置き換えると
    A11X1+ A12X2 + A13X3 + A14X4 = B1 -----(4.1)
         A22X2 + A23X3 + A24X4 = B2 -----(4.2)
         A32X2 + A33X3 + A34X4 = B3 -----(4.3)
         A42X2 + A43X3 + A44X4 = B4 -----(4.4)

     同様な操作を繰り返すと
    A11X1+ A12X2 + A13X3 + A14X4 = B1 -----(5.1)
         A22X2 + A23X3 + A24X4 = B2 -----(5.2)
               A33X3 + A34X4 = B3 -----(5.3)
                    A44X4 = B4 -----(5.4)
     の形式に変形できます。

     以上の操作を一般化します。
     ここで、iとjを1〜nの整数として、
      Aij、Bi、Xjとする。
     また、消去操作の回数をkとし、1〜n-1の整数とする。
     一般化した変換式は下記となる。
    Aij=AijAkk-AkjAik    ---(6.1)
    Bi=Bi Akk-BkAik     ---(6.2)

    (6.1) (6.2)式において、iはk+1〜nの間で変化する。jは1〜nの間としても実害がない。


  2. 連立方程式の後退代入
     (5.1) (5.2) (5.3) (5.4)式から、X1、X2、X3、X4は容易に求めることができます。
    X4 = B4 /A44               ----(7.1)
    X3 = (B3 - A34X4 ) /A33          ----(7.2)
    X2 = ( B2 - A23X3 - A24X4 ) /A22     ----(7.3)
    X1= ( B1 - A12X2 -A13X3 - A14X4 ) /A11 ----(7.4)

    (7.1) (7.2) (7.3) (7.4)式を一般化すると下記のようになります。


    (8.1)式において、jはk+1〜nの範囲で変化します。





2章:C言語とVBAの比較に行く。

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