LA 101
M03 · L03
Module 3: Systems

أنواع الحلول

الحذف الغاوسي يكشف أكثر من مجرد الإجابة — يُخبرك إذا كان النظام له حل واحد، أو لا حل، أو حلول لا نهائية. المفتاح هو الرتبة.

01 / 11
LA 101
M03 · L03
الحالات الثلاث

لكل نظام مصير واحد

1
وحيد
0
لا حل
∞
لانهائي

لا توجد حالة رابعة. كل نظام خطي Ax = b ينتمي بالضبط لإحدى هذه الثلاث — والصورة الدرجية المختزلة تُخبرك أيّها.

02 / 11
LA 101
M03 · L03
العدد الأساسي

ما هي الرتبة؟

Rank–Nullity
\text{rank}(A)+\text{nullity}(A)=n

rank(A) = عدد مواضع المحاور = أبعاد المعلومات. الأعمدة بلا محاور = متغيرات حرة. عددها = n − rank(A).

03 / 11
LA 101
M03 · L03
هل يوجد حل؟

اختبار الاتساق

النظام Ax = b متسق إذا وفقط إذا:

Consistency Condition
rank(A) = rank([A|b])

إذا أضاف b محورًا جديدًا — مُنشئًا صفًّا [0 0 … 0 | c] حيث c ≠ 0 — فالنظام يقول "0 = c". مستحيل. لا حل.

04 / 11
LA 101
M03 · L03
الحالة: لا حل

صف التناقض

  • الصورة الدرجية المختزلة تحتوي صفًّا [0 0 … 0 | c]، c ≠ 0
  • يقرأ هذا: 0 = c — تناقض
  • rank([A|b]) > rank(A)
  • هندسيًا: المستويات لا تتشارك نقطة
  • b يقع خارج فضاء عمود A
05 / 11
LA 101
M03 · L03
الحالة: حل وحيد

الرتبة الكاملة

RREF with unique solution
\left[\begin{array}{ccc|c}1&0&0&2\\0&1&0&-1\\0&0&1&4\end{array}\right]

rank(A) = n. كل عمود محوري. كل متغير محدد. A قابلة للعكس وx* = A⁻¹b.

06 / 11
LA 101
M03 · L03
الحالة: حلول لا نهائية

المتغيرات الحرة

المتغير الحر x₃ = t
\begin{cases}x_1=5-2t\\x_2=1+3t\\x_3=t\end{cases}

rank(A) < n والنظام متسق. كل عمود غير محوري يُعطي متغيرًا حرًا. مجموعة الحلول خط أو مستوى أو فضاء جزئي أعلى.

07 / 11
LA 101
M03 · L03
بنية الحل العام

خاص + متجانس

الحل الكامل لـ Ax = b دائمًا هو:

Complete Solution
x = x_p + x_h

x_p: أي حل خاص (اضبط المتغيرات الحرة = 0). x_h: الحل العام لـ Ax = 0 (الفضاء العدمي). بُعد الفضاء العدمي = n − rank(A).

08 / 11
LA 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

09 / 11
LA 101
M03 · L03
الملخص

النقاط الأساسية

  • ثلاثة أنواع للحلول فقط وليس أكثر
  • اختبار الاتساق: rank(A) = rank([A|b])
  • حل وحيد: rank(A) = n (رتبة عمودية كاملة)
  • حلول لا نهائية: متسق + rank(A) < n
  • المتغيرات الحرة = n − rank(A)
  • الحل العام = خاص + فضاء عدمي
10 / 11
LA 101
Up Next
القادم

M3-L4: التطبيقات

من النظرية إلى التطبيق — اكتشف كيف تُحرّك الأنظمة الخطية تحليل الدوائر الكهربائية وتدفق الشبكات وملاءمة البيانات. مسائل حقيقية ومصفوفات حقيقية وحلول حقيقية.

11 / 11