13 Решения самостоятельных задач

Решения самостоятельных задач

Задача 1. При порядке неизвестных \(x,y,z\)

\[A= \begin{pmatrix} 1&2&-1\\ 3&-1&2 \end{pmatrix} \qquad \mathbf{x}=\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix} \qquad \mathbf{b}=\begin{pmatrix}4\\3\end{pmatrix}\]
LaTeX

Для набора \((1,2,1)\):

\[1+2\cdot2-1=4 \qquad 3\cdot1-2+2\cdot1=3\]

Оба равенства верны, поэтому это решение. Для набора \((0,2,0)\) первое равенство верно, но второе даёт \(-2\ne3\). Следовательно, второй набор решением не является.

Задача 2. После первых двух преобразований получаем

\[R_2\leftarrow R_2-2R_1 \quad (2,1,-1\mid1)-2(1,-1,2\mid4) =(0,3,-5\mid-7)\]
\[R_3\leftarrow R_3+R_1 \quad (-1,2,1\mid2)+(1,-1,2\mid4) =(0,1,3\mid6)\]

Затем меняем вторую и третью строки местами:

LaTeX

Задача 3. Выполним \(R_2\leftarrow R_2-2R_1\):

LaTeX

Переменная \(x\) главная, \(y,z\) свободные. Положим \(y=s\), \(z=t\). Тогда \(x=2-s-t\), поэтому

\[\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2-s-t\\s\\t\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2\\0\\0\end{pmatrix} +s\begin{pmatrix}-1\\1\\0\end{pmatrix} +t\begin{pmatrix}-1\\0\\1\end{pmatrix} \qquad s,t\in\mathbb{R}\]

Задача 4. Вычтем первую строку из второй:

LaTeX

Главные переменные \(x,y\), свободные \(z,w\). Пусть \(z=s\), \(w=t\). Из второй строки \(y=-t\), а из первой

\[x-t+s+t=0 \quad\Longrightarrow\quad x=-s\]

Следовательно,

\[\begin{pmatrix}x\\y\\z\\w\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}-s\\-t\\s\\t\end{pmatrix} =s\begin{pmatrix}-1\\0\\1\\0\end{pmatrix} +t\begin{pmatrix}0\\-1\\0\\1\end{pmatrix} \qquad s,t\in\mathbb{R}\]

Например, при \(s=1\), \(t=0\) получаем ненулевое решение \((-1,0,1,0)\).