في هذه الصفحة سوف نكتشف ما هي نظرية روشيه فروبينيوس وكيفية حساب رتبة المصفوفة بها. ستجد أيضًا أمثلة وتمارين تم حلها خطوة بخطوة باستخدام نظرية روشيه-فروبينيوس.
ما هي نظرية روشيه-فروبينيوس؟
نظرية روشيه فروبينيوس هي طريقة لتصنيف أنظمة المعادلات الخطية. بمعنى آخر، يتم استخدام نظرية روشيه-فروبينيوس لمعرفة عدد الحلول الموجودة في نظام المعادلات دون الحاجة إلى حلها.
هناك 3 أنواع من أنظمة المعادلات:
- تحديد توافق النظام (SCD): يتمتع النظام بحل فريد.
- نظام متوافق غير محدد (ICS): النظام لديه حلول لا حصر لها.
- النظام غير متوافق (SI): لا يوجد حل للنظام.
بالإضافة إلى ذلك، ستسمح لنا نظرية روشيه-فروبينيوس لاحقًا بحل الأنظمة باستخدام قاعدة كرامر .
بيان نظرية روشيه-فروبينيوس
تقول نظرية روشيه-فروبينيوس ذلك
![]()
هي المصفوفة التي تتكون من معاملات المجهولة لنظام المعادلات. والبطن
![]()
أو المصفوفة الموسعة هي المصفوفة المكونة من معاملات المجهول لنظام المعادلات والمصطلحات المستقلة:
تتيح لنا نظرية روشيه-فروبينيوس معرفة نوع نظام المعادلات الذي نتعامل معه وفقًا لرتبة المصفوفتين A و A’:
- إذا كانت الرتبة (A) = الرتبة (A’) = عدد المجهولين ⟶ تحديد النظام المتوافق (SCD)
- إذا كانت الرتبة (A) = الرتبة (A’) < عدد العناصر المجهولة ⟶ نظام متوافق غير محدد (SCI)
- إذا كان النطاق (أ)

النطاق (A’) ⟶ نظام غير متوافق (SI)
بمجرد أن نعرف ما تقوله نظرية روشيه-فروبينيوس، سنرى كيفية حل تمارين نظرية روشيه-فروبينيوس. فيما يلي 3 أمثلة: تمرين تم حله باستخدام نظرية كل نوع من أنظمة المعادلات.
مثال على النظام المتوافق المحدد (SCD)
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{cases} 2x+y-3z=0 \\[1.5ex] x+2y-z= 1 \\[1.5ex] 4x-2y+z = 3\end{cases}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b6b2f93c6308c25e8df2fbb5da2af9a8_l3.png)
المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام هما:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 2 & 1 & -3 \\[1.1ex] 1 & 2 & -1 \\[1.1ex] 4 & -2 & 1 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 2 & 1 & -3 & 0 \\[1.1ex] 1 & 2 & -1 & 1 \\[1.1ex] 4 & -2 & 1 & 3\end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4597f5171b586bbcf0915d8512f7b89d_l3.png)
نحسب الآن رتبة المصفوفة A. للقيام بذلك، نتحقق مما إذا كان محدد المصفوفة بأكملها مختلفًا عن 0:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 2 & 1 & -3 \\[1.1ex] 1 & 2 & -1 \\[1.1ex] 4 & -2 & 1 \end{vmatrix} = 25 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6c95b7158a2e6401cd16aeb708f128ff_l3.png)
بما أن المصفوفة لها محدد 3×3 يختلف عن 0، فإن المصفوفة A لها المرتبة 3:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة A، نحسب رتبة A’، والتي ستكون على الأقل المرتبة 3 لأننا رأينا للتو أنها تحتوي على محدد من الرتبة 3 يختلف عن 0. علاوة على ذلك، لا يمكن أن تكون من الرتبة 4، نظرًا لأنه لا يمكننا إنشاء أي محدد للرتبة 4. لذلك، فإن المصفوفة A’ هي أيضًا من المرتبة 3:
![]()
وبالتالي، بما أن رتبة المصفوفة A تساوي رتبة المصفوفة A’ وعدد مجاهيل النظام (3)، فإننا نعرف من خلال نظرية روش فروبينيوس أنه نظام محدد متوافق (SCD). :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 3 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = n = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCD}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-557185e16670c72d23eec5a3ea13b487_l3.png)
مثال على نظام متوافق غير محدد (ICS)
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{cases} x-y+2z=1 \\[1.5ex] 3x+2y+z= 5 \\[1.5ex] 2x+3y-z = 4\end{cases}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2360b9a47257f73cf3f5dea63fb24098_l3.png)
المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام هما:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 1 & -1 & 2 \\[1.1ex] 3 & 2 & 1 \\[1.1ex] 2 & 3 & -1 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & -1 & 2 & 1 \\[1.1ex] 3 & 2 & 1 & 5 \\[1.1ex] 2 & 3 & -1 & 4 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b281235e2702433b447e2586ae3092c9_l3.png)
نحسب الآن رتبة المصفوفة A. للقيام بذلك، نتحقق مما إذا كان محدد المصفوفة بأكملها مختلفًا عن 0:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 1 & -1 & 2 \\[1.1ex] 3 & 2 & 1 \\[1.1ex] 2 & 3 & -1 \end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-74cafc27ab41134696c3bf263132b98b_l3.png)
محدد المصفوفة A بأكملها يعطي 0، لذا فهي ليست من الرتبة 3. لمعرفة ما إذا كانت من الرتبة 2، يجب أن نجد مصفوفة فرعية في A محددها مختلف عن 0. على سبيل المثال، ذلك من الزاوية اليسرى العليا :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 1 & -1 \\[1.1ex] 3 & 2 \end{vmatrix} = 5 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-22b2487f7664a70c116593120de2743b_l3.png)
نظرًا لأن المصفوفة لها محدد 2 × 2 يختلف عن 0، فإن المصفوفة A لها المرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. نحن نعلم بالفعل أن محدد الأعمدة الثلاثة الأولى يعطي 0، لذلك جربنا المحددات الأخرى الممكنة 3×3:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}1 & -1 & 1 \\[1.1ex] 3 & 2 & 5 \\[1.1ex] 2 & 3 & 4\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix}1 & 2 & 1 \\[1.1ex] 3 & 1 & 5 \\[1.1ex] 2 & -1 & 4\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix} -1 & 2 & 1 \\[1.1ex] 2 & 1 & 5 \\[1.1ex] 3 & -1 & 4\end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-17f264ad3859da88ffa6784be24e4143_l3.png)
جميع المحددات 3×3 للمصفوفة A’ هي 0، وبالتالي فإن المصفوفة A’ لن تكون في المرتبة 3 أيضًا. ومع ذلك، بداخله محددات للترتيب 2 تختلف عن 0. على سبيل المثال:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 1 & -1 \\[1.1ex] 3 & 2 \end{vmatrix} = 5 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-22b2487f7664a70c116593120de2743b_l3.png)
وبالتالي فإن المصفوفة A’ ستكون من المرتبة 2 :
![]()
مدى المصفوفة A يساوي مدى المصفوفة A’ لكن هذه أقل من عدد المجهولات في النظام (3). لذلك، وفقًا لنظرية روشيه-فروبينيوس، فهو نظام متوافق غير محدد (ICS):
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=2 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = 2 \ < \ n =3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-96868a2569ea0ab5ca99d8dc606d3dc9_l3.png)
مثال لنظام غير متوافق (IS)
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{cases} 2x+y-2z=3 \\[1.5ex] 3x-2y+z= 2 \\[1.5ex] x+4-5z = 3 \end{cases}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-30e1084dd637eb4371f6b2218af24136_l3.png)
المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام هما:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 2 & 1 & -2 \\[1.1ex] 3 & -2 & 1 \\[1.1ex] 1 & 4 & -5 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 2 & 1 & -2 & 3 \\[1.1ex] 3 & -2 & 1 & 2 \\[1.1ex] 1 & 4 & -5 & 3 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b435d86f1466af5748d91e6c9bd813e3_l3.png)
نحسب الآن رتبة المصفوفة A. للقيام بذلك، نتحقق مما إذا كان محدد المصفوفة بأكملها مختلفًا عن 0:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 2 & 1 & -2 \\[1.1ex] 3 & -2 & 1 \\[1.1ex] 1 & 4 & -5 \end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-714538c91aa2620a6adb40581245f0e0_l3.png)
محدد المصفوفة A بأكملها يعطي 0، لذا فهي ليست من الرتبة 3. لمعرفة ما إذا كانت من الرتبة 2، يجب أن نجد مصفوفة فرعية في A محددها مختلف عن 0. على سبيل المثال، ذلك من الزاوية اليسرى العليا :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 2 & 1 \\[1.1ex] 3 & -2 \end{vmatrix} = -7 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5a46decda8fd850d9c847922b0c896db_l3.png)
بما أن المصفوفة لها محدد من الرتبة 2 يختلف عن 0، فإن المصفوفة A من الرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. نحن نعلم بالفعل أن محدد الأعمدة الثلاثة الأولى يعطي 0، لذلك نحاول الآن، على سبيل المثال، مع محدد الأعمدة الثلاثة الأخيرة:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 1 & -2 & 3 \\[1.1ex] -2 & 1 & 2 \\[1.1ex] 4 & -5 & 3 \end{vmatrix} = 3 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-47aecdf801b92f21f2287fb96eaaa3f8_l3.png)
من ناحية أخرى، تحتوي المصفوفة A’ على محدد نتيجته مختلفة عن 0، وبالتالي فإن المصفوفة A’ سيكون لها المرتبة 3 :
![]()
لذلك، بما أن رتبة المصفوفة A أصغر من رتبة المصفوفة A’، فإننا نستنتج من نظرية Rouché-Frobenius أنه نظام غير متوافق (SI) :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = 2 \ \neq \ rg(A') = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c3da0513f318d25473e93ba88c51fb42_l3.png)
حل مسائل نظرية روشيه-فروبينيوس
التمرين 1
حدد نوع نظام المعادلات التالي ذو الثلاثة مجاهيل باستخدام نظرية روشيه-فروبينيوس:

نقوم أولاً بإنشاء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 2 & 1 & -3 \\[1.1ex] 3 & -1 & -1 \\[1.1ex] -2 & 4 & 2 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 2 & 1 & -3 & 0 \\[1.1ex] 3 & -1 & -1 & 2 \\[1.1ex] -2 & 4 & 2 & 8 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-951ce5c1f0c606d4f060a1de58b60303_l3.png)
يجب علينا الآن العثور على رتبة المصفوفة A. للقيام بذلك، نتحقق مما إذا كان محدد المصفوفة مختلفًا عن 0:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 2 & 1 & -3 \\[1.1ex] 3 & -1 & -1 \\[1.1ex] -2 & 4 & 2 \end{vmatrix} = -4+2-36+6+8-6=-30 \bm{\neq 0}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-15cddb69f7590648d1d6ae61d942471e_l3.png)
المصفوفة التي لها محدد من الدرجة الثالثة يختلف عن 0، المصفوفة A لها المرتبة 3:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. سيكون هذا على الأقل من الرتبة 3، لأننا رأينا للتو أنه يحتوي داخل محدد من الرتبة 3 يختلف عن 0. علاوة على ذلك، لا يمكن أن يكون من الرتبة 4، لأننا لا نستطيع عدم إنشاء محدد 4×4. ولذلك، فإن المصفوفة A’ هي أيضًا من المرتبة 3:
![]()
وبالتالي، وبفضل نظرية روشيه-فروبينيوس، نعلم أنه نظام متوافق محدد (SCD)، لأن مدى A يساوي نطاق A’ وعدد المجهولين.
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 3 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = n = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCD}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-31b495a48a75d7af1f23e38818bf4eca_l3.png)
تمرين 2
صنف نظام المعادلات التالي ذو الثلاثة مجاهيل باستخدام نظرية روشيه-فروبينيوس:

نقوم أولاً ببناء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc}3 & -1 & 2 \\[1.1ex] 1 & 2 & -2 \\[1.1ex] 1 & -5 & 6 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 3 & -1 & 2 & 1 \\[1.1ex] 1 & 2 & -2 & 5 \\[1.1ex] 1 & -5 & 6 & -9 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-45e13aabe233ece927df7c9ba0bb3ec1_l3.png)
الآن دعونا نحسب مدى المصفوفة A:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 3 & -1 & 2 \\[1.1ex] 1 & 2 & -2 \\[1.1ex] 1 & -5 & 6 \end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-87bc95df0033834bba0398b8421faac5_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 3 & -1 \\[1.1ex] 1 & 2 \end{vmatrix} = 7 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b9805283b75e2b89f67c7865a1263112_l3.png)
إذن المصفوفة A لها المرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. نحن نعلم بالفعل أن محدد الأعمدة الثلاثة الأولى يعطي 0، لذلك جربنا المحددات الأخرى الممكنة 3×3:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}-1 & 2 & 1 \\[1.1ex] 2 & -2 & 5 \\[1.1ex] -5 & 6 & -9\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix}3 & 2 & 1 \\[1.1ex] 1 & -2 & 5 \\[1.1ex] 1 & 6 & -9\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix} 3 & -1 & 1 \\[1.1ex] 1 & 2 & 5 \\[1.1ex] 1 & -5 & -9\end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e6457fe3f03722b7f0d955191f318915_l3.png)
جميع المحددات 3×3 للمصفوفة A’ هي 0، وبالتالي فإن المصفوفة A’ لن تكون في المرتبة 3 أيضًا. إلا أن بداخله محددات كثيرة للترتيب 2 تختلف عن 0. على سبيل المثال:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} -1 & 2 \\[1.1ex] 2 & -2 \end{vmatrix} = -2 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-eafa4747802fae3f0c36350357abbeb2_l3.png)
وبالتالي فإن المصفوفة A’ ستكون من المرتبة 2 :
![]()
رتبة المصفوفة A تساوي رتبة المصفوفة A’ لكن هاتين الرتبتين أقل من عدد المجهولات في النظام (3). لذلك، من خلال نظرية Rouché-Frobenius نعلم أنه نظام متوافق غير محدد (ICS):
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=2 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = 2 \ < \ n =3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-96868a2569ea0ab5ca99d8dc606d3dc9_l3.png)
التمرين 3
حدد نوع النظام الذي يستخدم فيه نظام المعادلات التالي نظرية روشيه-فروبينيوس:

نقوم أولاً بإنشاء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 1 & 4 & -2 \\[1.1ex] 3 & -1 & 3 \\[1.1ex] 5 & 7 & -1 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 4 & -2 & 3 \\[1.1ex] 3 & -1 & 3 & -2 \\[1.1ex] 5 & 7 & -1 & 0 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1820d31e4fd5c79804c9b6fa15abb469_l3.png)
الآن دعونا نحسب مدى المصفوفة A:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 1 & 4 & -2 \\[1.1ex] 3 & -1 & 3 \\[1.1ex] 5 & 7 & -1\end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4f998260ee4c96673085ea6fd4ca87ba_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 1 & 4 \\[1.1ex] 3 & -1 \end{vmatrix} = -13 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-159a1c58fdcd972b4b08e4795950e064_l3.png)
إذن المصفوفة A لها المرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. نحن نعلم بالفعل أن محدد الأعمدة الثلاثة الأولى يعطي 0، ولكن ليس محدد الأعمدة الثلاثة الأخيرة:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 4 & -2 & 3 \\[1.1ex]-1 & 3 & -2 \\[1.1ex] 7 & -1 & 0 \end{vmatrix} = -40 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c673a5bbbd41933208169fa3e08b7c62_l3.png)
لذلك فإن المصفوفة A’ لها المرتبة 3 :
![]()
رتبة المصفوفة A أصغر من رتبة المصفوفة A’، وبالتالي يمكننا أن نستنتج من نظرية Rouché-Frobenius أنه نظام غير متوافق (SI) :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = 2 \ \neq \ rg(A') = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c3da0513f318d25473e93ba88c51fb42_l3.png)
التمرين 4
حدد نوع نظام المعادلات التالي ذو الثلاثة مجاهيل باستخدام نظرية روشيه-فروبينيوس:

نقوم أولاً بإنشاء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 5 & -3 & -2 \\[1.1ex] 1 & 4 & 1 \\[1.1ex]-3 & 2 & -2 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 5 & -3 & -2 & -2 \\[1.1ex] 1 & 4 & 1 & 7 \\[1.1ex]-3 & 2 & -2 & 3 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f8a0454c53a64f612c689ba1dae1196b_l3.png)
يجب علينا الآن حساب رتبة المصفوفة A. وللقيام بذلك، نحل محدد المصفوفة باستخدام قاعدة ساروس:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 5 & -3 & -2 \\[1.1ex] 1 & 4 & 1 \\[1.1ex]-3 & 2 & -2 \end{vmatrix} = -40+9-4-24-10-6=-75 \bm{\neq 0}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-420f0d1ee000f39cbfbce88bf122f413_l3.png)
المصفوفة التي لها محدد من الدرجة الثالثة يختلف عن 0، المصفوفة A لها المرتبة 3:
![]()
لذلك، فإن المصفوفة A’ هي أيضًا من الرتبة 3 ، نظرًا لأنها دائمًا على الأقل من الرتبة A ولا يمكن أن تكون من الرتبة 4 لأننا لا نستطيع حل أي محدد 4×4.
![]()
وهكذا، وبفضل تطبيق نظرية روشيه-فروبينيوس، نعلم أن النظام هو نظام محدد متوافق (SCD)، لأن مدى A يساوي نطاق A’ وعدد المجهولين.
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 3 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = n = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCD}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-31b495a48a75d7af1f23e38818bf4eca_l3.png)
التمرين 5
حدد نوع النظام الذي يستخدم فيه نظام المعادلات التالي نظرية روشيه-فروبينيوس:

نقوم أولاً بإنشاء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 4 & -1 & 3 \\[1.1ex] -1 & 7 & 3 \\[1.1ex] -5 & 8 & 0 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 4 & -1 & 3 & 5 \\[1.1ex] -1 & 7 & 3 & -3 \\[1.1ex] -5 & 8 & 0 & 9 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3211e276b2b040969c38bc6c69eabd52_l3.png)
الآن دعونا نحسب مدى المصفوفة A:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 4 & -1 & 3 \\[1.1ex] -1 & 7 & 3 \\[1.1ex] -5 & 8 & 0\end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-21004095a3a8ef3edfc15bed5c7853a4_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 4 & -1 \\[1.1ex] -1 & 7 \end{vmatrix} = 27 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a58059046b56cf1f8d82c6c8939e44ca_l3.png)
وبالتالي فإن المصفوفة A هي في المرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، فإننا نحسب رتبة “أ”. محدد الأعمدة الثلاثة الأولى التي نعرفها بالفعل يعطي 0، لكن محدد الأعمدة الثلاثة الأخيرة لا يعطي:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} -1 & 3 & 5 \\[1.1ex] 7 & 3 & -3 \\[1.1ex] 8 & 0 & 9\end{vmatrix} = -408 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-992718d3b50aedf77c80c262fad5845f_l3.png)
وبالتالي فإن المصفوفة A’ لها المرتبة 3 :
![]()
وأخيرًا، نطبق المجال على نظرية روشيه-فروبينيوس: مجال المصفوفة A أصغر من مجال المصفوفة A’، وبالتالي فهو نظام غير متوافق (SI) :
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=3 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = 2 \ \neq \ rg(A') = 3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c3da0513f318d25473e93ba88c51fb42_l3.png)
التمرين 6
صنف نظام المعادلات التالي من الرتبة 3 باستخدام نظرية روشيه-فروبينيوس:
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{cases} 6x-2y+4z=1 \\[1.5ex] -2x+4y+3z= 7 \\[1.5ex] 8x-6y+z = -6\end{cases}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d45e8bc425b08e403a98e01693201681_l3.png)
نقوم أولاً ببناء المصفوفة A والمصفوفة الموسعة A’ للنظام:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle A= \left( \begin{array}{ccc} 6 & -2 & 4 \\[1.1ex] -2 & 4 & 3 \\[1.1ex] 8 & -6 & 1 \end{array} \right) \qquad A'= \left( \begin{array}{ccc|c} 6 & -2 & 4 & 1 \\[1.1ex] -2 & 4 & 3 & 7 \\[1.1ex] 8 & -6 & 1 & -6 \end{array} \right)](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8e779eca9135adc44e4a3a55f368560f_l3.png)
الآن دعونا نحسب مدى المصفوفة A:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix}A \end{vmatrix}= \begin{vmatrix} 6 & -2 & 4 \\[1.1ex] -2 & 4 & 3 \\[1.1ex] 8 & -6 & 1 \end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c2f63f79858eae462547cf2f270fc780_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 6 & -2 \\[1.1ex] -2 & 4 \end{vmatrix} = 20 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e5fa293b94b8c6acfd998f1e154abf7a_l3.png)
إذن المصفوفة A لها المرتبة 2:
![]()
بمجرد أن نعرف رتبة “أ”، نقوم بحساب رتبة “أ”. نحن نعلم بالفعل أن محدد الأعمدة الثلاثة الأولى يعطي 0، لذلك جربنا المحددات الأخرى الممكنة 3×3:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} -2 & 4 & 1 \\[1.1ex]4 & 3 & 7 \\[1.1ex] -6 & 1 & -6\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix}6 & 4 & 1 \\[1.1ex] -2 & 3 & 7 \\[1.1ex] 8 & 1 & -6\end{vmatrix} = 0 \quad \begin{vmatrix} 6 & -2 & 1 \\[1.1ex] -2 & 4 & 7 \\[1.1ex] 8 & -6 & -6\end{vmatrix} = 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-98958f866454a1bf9f1ac078562065cd_l3.png)
جميع المحددات 3×3 للمصفوفة A’ هي 0، وبالتالي فإن المصفوفة A’ لن تكون في المرتبة 3 أيضًا. ومع ذلك، بداخله محددات للترتيب 2 تختلف عن 0. على سبيل المثال:
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{vmatrix} 6 & -2 \\[1.1ex] -2 & 4 \end{vmatrix} = 20 \neq 0](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-58091f1a37a4ef81fdf56f01dd9531a3_l3.png)
وبالتالي فإن المصفوفة A’ ستكون من المرتبة 2 :
![]()
أخيرًا، من خلال تطبيق نظرية روشيه-فروبينيوس، نعلم أنه نظام متوافق غير محدد (ICS)، لأن مدى المصفوفة A يساوي مدى المصفوفة A’ لكن هاتين المصفوفتين أصغر من عدد المجهولات في النظام (3):
![Rendered by QuickLaTeX.com \displaystyle \begin{array}{c} \begin{array}{c} \color{black}rg(A) = 2 \\[1.3ex] \color{black}rg(A')=2 \\[1.3ex] \color{black}\text{N\'umero de inc\'ognitas} = 3 \end{array}} \\ \\ \color{blue} \boxed{ \color{black}\phantom{^9_9} rg(A) = rg(A') = 2 \ < \ n =3 \color{blue} \ \bm{\longrightarrow} \ \color{black} \bm{SCI}\phantom{^9_9}} \end{array}](https://mathority.org/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-96868a2569ea0ab5ca99d8dc606d3dc9_l3.png)