Układ równań liniowych – koniunkcja pewnej liczby (być może nieskończonej)równań liniowych, czyli równań pierwszego rzędu.
Teoria układów równań liniowych jest działem algebry liniowej leżącej u podstaw nowoczesnej matematyki. Algorytmami obliczeniowymi zajmuje się dział nazywany numeryczna algebra liniowa, same zaś metody odgrywają ważną rolę w inżynierii,fizyce, chemii, informatyce i ekonomii. Częstokroć aproksymuje (przybliża) się bardziej skomplikowane układy równań nieliniowych (opisujące modele matematyczne, czy symulacje komputerowe) dużo prostszymi układami równań liniowych (tzw. linearyzacja).
Układy równań liniowych rozpatruje się najczęściej nad ciałami (np. liczbami wymiernymi, rzeczywistymi, czy zespolonymi); choć ma to sens już w przypadkupierścieni (np. liczb całkowitych), to rozwiązywanie takich układów nastręcza znacznie więcej trudności (w szczególności oznacza to badanie modułów zamiast przestrzeni liniowych, zob. uogólnienia). W dalszej części przyjmuje się, że wszystkie współczynniki należą do ustalonego ciała.
Niech
oznacza układ
równań liniowych o
niewiadomych, tzn.
Niech
oraz
Wielkości
nazywa się niewiadomymi (lub zmiennymi), liczby
nazywa się współczynnikami, zaś elementy
to wyrazy wolne. Układ nazywa się jednorodnym, jeżeli wyrazy wolne są równe zeru; inaczej mówiąc, wszystkie równania jednorodnego układu równań liniowych są jednorodne.
Układ
można zapisać jako równanie wektorowe
które można przedstawić w postaci
dzięki czemu każda niewiadoma może być postrzegana jako współczynnik kombinacji liniowej wektorów
tzn.
gdzie
nazywa się w tym kontekście wektorem wyrazów wolnych, zaś
to wektor zmiennych (zob. uogólnienia).
Korzystając z notacji macierzowej układ
można przedstawić w postaci
co, przy pomocy standardowego mnożenia macierzy, można zapisać w formie
Innymi słowy dowolny układ
można traktować jak macierzowe równanie liniowe