La regla de Cramer és un teorema , en àlgebra lineal, que dona la solució d'un sistema lineal d'equacions compatible determinat en termes de determinants . Rep aquest nom en honor de Gabriel Cramer , el qual va presentar aquest resultat en l'obra Introduction à l'analyse des lignes Courbes algebraiques (Introducció a l'anàlisi de les cobes algebraiques) publicat en 1750 ,[ 1] encara que Colin Maclaurin ja l'havia publicat el 1748 (i possiblement ja el coneixia des del 1729)[ 2] [ 3]
.
Sigui
A
x
→
=
b
→
{\displaystyle A{\vec {x}}={\vec {b}}}
un sistema d'equacions lineals (
A
{\displaystyle A}
és la matriu de coeficients del sistema, de dimensió
n
×
n
{\displaystyle n\times n}
;
x
→
{\displaystyle {\vec {x}}}
és el vector columna de les incògnites; i
b
→
{\displaystyle {\vec {b}}}
és el vector columna dels termes independents):
A
=
(
a
11
⋯
a
1
n
⋮
⋱
⋮
a
n
1
⋯
a
n
n
)
;
x
→
=
(
x
1
x
2
⋮
x
n
)
;
b
→
=
(
b
1
b
2
⋮
b
n
)
{\displaystyle A={\begin{pmatrix}a_{11}&\cdots &a_{1n}\\\vdots &\ddots &\vdots \\a_{n1}&\cdots &a_{nn}\end{pmatrix}};{\vec {x}}={\begin{pmatrix}x_{1}\\x_{2}\\\vdots \\x_{n}\end{pmatrix}};{\vec {b}}={\begin{pmatrix}b_{1}\\b_{2}\\\vdots \\b_{n}\end{pmatrix}}}
Si
det
(
A
)
≠
0
{\displaystyle \det(A)\neq 0}
, aleshores l'única solució del sistema és
x
j
=
det
(
A
j
)
det
(
A
)
,
j
=
1
,
…
,
n
,
{\displaystyle x_{j}={\det(A_{j}) \over \det(A)},\quad j=1,\dots ,n,}
on
A
j
{\displaystyle A_{j}}
és la matriu resultant de reemplaçar la j-èsima columna de la matriu A pel vector columna
b
→
{\displaystyle {\vec {b}}}
, és a dir:
A
j
=
(
a
11
⋯
a
1
,
j
−
1
b
1
a
1
,
j
+
1
⋯
a
1
n
a
21
⋱
⋮
⋮
⋱
⋮
⋮
⋱
⋮
⋮
⋱
⋮
⋮
⋱
a
n
−
1
n
a
n
1
⋯
a
n
,
j
−
1
b
n
a
n
,
j
+
1
⋯
a
n
n
)
{\displaystyle A_{j}={\begin{pmatrix}a_{11}&\cdots &a_{1,j-1}&b_{1}&a_{1,j+1}&\cdots &a_{1n}\\a_{21}&\ddots &&&&&\vdots \\\vdots &&\ddots &&&&\vdots \\\vdots &&&\ddots &&&\vdots \\\vdots &&&&\ddots &&\vdots \\\vdots &&&&&\ddots &a_{n-1n}\\a_{n1}&\cdots &a_{n,j-1}&b_{n}&a_{n,j+1}&\cdots &a_{nn}\end{pmatrix}}}
Donat el següent sistema d'equacions de dimensió 2x2
{
a
x
+
b
y
=
e
c
x
+
d
y
=
f
{\displaystyle {\begin{cases}ax+by={\color {red}e}\\cx+dy={\color {red}f}\end{cases}}}
La seva forma matricial és
(
a
b
c
d
)
(
x
y
)
=
(
e
f
)
{\displaystyle {\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}{\color {red}e}\\{\color {red}f}\end{pmatrix}}}
La seva solució és, per la regla de Cramer,
x
=
|
e
b
f
d
|
|
a
b
c
d
|
=
e
d
−
b
f
a
d
−
b
c
{\displaystyle x={\frac {\begin{vmatrix}{\color {red}e}&b\\{\color {red}f}&d\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}}}={{\color {red}e}d-b{\color {red}f} \over ad-bc}}
y
=
|
a
e
c
f
|
|
a
b
c
d
|
=
a
f
−
e
c
a
d
−
b
c
{\displaystyle y={\frac {\begin{vmatrix}a&{\color {red}e}\\c&{\color {red}f}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}}}={a{\color {red}f}-{\color {red}e}c \over ad-bc}}
Donat el següent sistema d'equcions de dimensión 3x3:
{
a
x
+
b
y
+
c
z
=
j
d
x
+
e
y
+
f
z
=
k
g
x
+
h
y
+
i
z
=
l
{\displaystyle {\begin{cases}ax+by+cz={\color {red}j}\\dx+ey+fz={\color {red}k}\\gx+hy+iz={\color {red}l}\end{cases}}}
La seva forma matricial és
(
a
b
c
d
e
f
g
h
i
)
(
x
y
z
)
=
(
j
k
l
)
{\displaystyle {\begin{pmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}{x}\\{y}\\{z}\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}{\color {red}j}\\{\color {red}k}\\{\color {red}l}\end{pmatrix}}}
La seva solució és, per la regla de Cramer,
x
=
|
j
b
c
k
e
f
l
h
i
|
|
a
b
c
d
e
f
g
h
i
|
;
y
=
|
a
j
c
d
k
f
g
l
i
|
|
a
b
c
d
e
f
g
h
i
|
,
z
=
|
a
b
j
d
e
k
g
h
l
|
|
a
b
c
d
e
f
g
h
i
|
{\displaystyle x={\frac {\begin{vmatrix}{\color {red}j}&b&c\\{\color {red}k}&e&f\\{\color {red}l}&h&i\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{vmatrix}}};\quad y={\frac {\begin{vmatrix}a&{\color {red}j}&c\\d&{\color {red}k}&f\\g&{\color {red}l}&i\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{vmatrix}}},\quad z={\frac {\begin{vmatrix}a&b&{\color {red}j}\\d&e&{\color {red}k}\\g&h&{\color {red}l}\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a&b&c\\d&e&f\\g&h&i\end{vmatrix}}}}