基本介紹
- 中文名：克萊姆法則
- 外文名：Cramer's Rule
- 性質：求解線性方程組的定理
- 提出者：瑞士數學家克萊姆
- 別稱：克拉默法則
- 領域：線性代數
作者介紹,基本介紹,概念,定理,證明,推論,法則總結,技術套用,不確定的情況,
作者介紹
克萊姆（Cramer,Gabriel，瑞士數學家 1704-1752）克萊姆1704年7月31日生於日內瓦，早年在日內瓦讀書，1724 年起在日內瓦加爾文學院任教，1734年成為幾何學教授，1750年任哲學教授。他自 1727年進行為期兩年的旅行訪學。在巴塞爾與約翰．伯努利、歐拉等人學習交流，結為摯友。後又到英國、荷蘭、法國等地拜見許多數學名家，回國後在與他們的長期通信 中，加強了數學家之間的聯繫，為數學寶庫也留下大量有價值的文獻。他一生未婚，專心治學，平易近人且德高望重，先後當選為倫敦皇家學會、柏林研究院和法國、義大利等學會的成員。
主要著作是《代數曲線的分析引論》（1750），首先定義了正則、非正則、超越曲線和無理曲線等概念，第一次正式引入坐標系的縱軸（Y軸），然後討論曲線變換，並依據曲線方程的階數將曲線進行分類。為了確定經過5 個點的一般二次曲線的係數，套用了著名的“克萊姆法則”，即由線性方程組的係數確定方程組解的表達式。該法則於1729年由英國數學家馬克勞林得到，1748年發表，但克萊姆的優越符號使之流傳。
基本介紹
一般來說，用克萊姆法則求線性方程組的解時，計算量是比較大的。使用克萊姆法則求線性方程組的解的算
法時間複雜度依賴於矩陣行列式的算法複雜度O(f(n))，其複雜度為O(n·f(n))，一般沒有計算價值，複雜度太高。. 對具體的數字線性方程組，當未知數較多時往往可用計算機來求解。用計算機求解線性方程組目前已經有了一整套成熟的方法。
概念
在引入克萊姆法則之前，先引入有關n元線性方程組和有關矩陣、行列式的概念。含有n個未知數的線性方程組稱為n元線性方程組。
當其右端的常數項b1,b2,...,bn不全為零時，線性方程組⑴稱為非齊次線性方程組。
當常數項全為零時，線性方程組⑵稱為齊次線性方程組，即：
係數構成的行列式稱為該方程組的係數行列式D，即
定理
記法1：若線性方程組⑴的係數矩陣可逆（非奇異），即係數行列式 D≠0。有唯一解，其解為
記法2：若線性方程組⑴的係數矩陣可逆（非奇異），即係數行列式 D≠0，則線性方程組⑴有唯一解，其解為
其中Dj是把D中第j列元素對應地換成常數項而其餘各列保持不變所得到的行列式。
記法1是將解寫成矩陣（列向量）形式，而記法2是將解分別寫成數字，本質相同。
證明
充分性：設A可逆，那么顯然是
的一個解。又設X1是其他不為X0的解，即
。兩邊同時左乘A-1得
必要性：設的唯一解X0。如A不可逆，齊次線性組AX=O就有非零解Y0，
X0+Y0也是的一個解，矛盾，故不可逆，證畢。
推論
法則總結
1. 克萊姆法則的重要理論價值：研究了方程組的係數與方程組解的存在性與唯一性關係;與其在計算方面的作用相比，克萊姆法則更具有重大的理論價值。
2.套用克萊姆法則判斷具有N個方程、N個未知數的線性方程組的解:
（1）當方程組的係數行列式不等於零時，則方程組有解，且具有唯一的解；
（2）如果方程組無解或者有兩個不同的解，那么方程組的係數行列式必定等於零
(3)克萊姆法則不僅僅適用於實數域，它在任何域上面都可以成立。
3.克萊姆法則的局限性：
效。
（2）運算量較大，求解一個N階線性方程組要計算N+1個N階行列式。
技術套用
克萊姆法則在解決微分幾何方面十分有用。
找出一條等式適合
是克萊姆法則的簡單套用。
首先，我們要計算F、G、x和y的導數：
將dx和dy代入dF和dG，可得出：
因為u和v都沒有關係，所以du和dv的係數都要等於0。所以等式中的係數可以被寫成：
用克萊姆法則就可得到：
用兩個雅可比矩陣來表示的方程：
用類似的方法就可以找到
、
以及
。
不確定的情況
當方程組沒有解時，稱為方程組不兼容或不一致，當存在多個解決方案時，稱為不確定性。對於線性方程，不確定的系統將具有無窮多的解（如果它在無限域上），因為解可以用一個或多個可以取任意值的參數來表示。
克拉默規則適用於係數行列式非零的情況。在2×2的情況下，如果係數行列式為零，則如果分子決定因子為非零，則系統不兼容，如果分子決定因素為零，則系統不兼容。
對於3×3或更高的系統，當係數行列式等於零時，唯一可以說的是，如果任何分子決定因素是非零的，那么系統必須是不兼容的。然而，將所有決定因素置零都不意味著系統是不確定的。 3×3系統x + y + z = 1，x + y + z = 2，x + y + z = 3的一個簡單的例子，其中所有決定因素消失（等於零）但系統仍然不兼容。
