高斯消元法可用來找出下列方程組的解或其解的限制:
2x + y - z = 8 (L1)
-3x - y + 2z = -11 (L2)
-2x + y + 2z = -3 (L3)
這個算法的原理是:
首先,要將L1 以下的等式中的x 消除,然後再將L2 以下的等式中的y 消除。這樣可使整個方程組變成壹個三角形似的格式。之後再將已得出的答案壹個個地代入已被簡化的等式中的未知數中,就可求出其余的答案了。
在剛才的例子中,我們將3/2 L1和L2相加,就可以將L2 中的x 消除了。然後再將L1 和L3相加,就可以將L3 中的x 消除。
我們可以這樣寫:
L2 + 3/2 L1→ L2
L3 + L1 → L3
結果就是:
2x + y - z = 8
1/2 y + 1/2 z = 1
2y + z = 5
現在將 ? 4L2 和L3 相加,就可將L3 中的y 消除:
L3 + -4 L2 → L3
其結果是:
2x + y - z = 8
1/2y + 1/2z = 1
-z = 1
這樣就完成了整個算法的初步,壹個三角形的格式(指:變量的格式而言,上例中的變量各為3,2,1個)出現了。
第二步,就是由尾至頭地將已知的答案代入其他等式中的未知數。第壹個答案就是:
z = -1
然後就可以將z 代入L2 中,立即就可得出第二個答案:
y = 3
之後,將z 和y 代入L1 之中,最後壹個答案就出來了:
x = 2
就是這樣,這個方程組就被高斯消元法解決了。
這種算法可以用來解決所有線性方程組。即使壹個方程組不能被化為壹個三角形的格式,高斯消元法仍可找出它的解。例如在第壹步化簡後,L2 及L3 中沒有出現任何y ,沒有三角形的格式,照著高斯消元法而產生的格式仍是壹個行梯陣式。這情況之下,這個方程組會有超過壹個解,當中會有至少壹個變量作為答案。每當變量被鎖定,就會出現壹個解。
通常人或電腦在應用高斯消元法的時候,不會直接寫出方程組的等式來消去未知數,反而會使用矩陣來計算。以下就是使用矩陣來計算的例子:
2 1 -1 8
-3 -1 2 -11
-2 1 2 -3
跟著以上的方法來運算,這個矩陣可以轉變為以下的樣子:
2 1 -1 8
0 1/2 1/2 1
0 0 -1 1
這矩陣叫做“行梯陣式”。
最後,可以利用同樣的算法產生以下的矩陣,便可把所得出的解或其限制簡明地表示出來:
1 0 0 2
0 1 0 3
0 0 1 -1
最後這矩陣叫做“簡化行梯陣式”,亦是高斯-約當消元法指定的步驟。