题目
对于线性方程组 λx1+x2+x3=λ-3 x1+λx2+x3=-2 x1+x2+x3=-2 ,讨论λ取何值时,方程组无解,有唯一解和无穷多解,在方程组有无穷多解时,试用其导出组的基础解系表示全部解.
  
 
   对于线性方程组 
   
    
     
     
,讨论λ取何值时,方程组无解,有唯一解和无穷多解,在方程组有无穷多解时,试用其导出组的基础解系表示全部解.  
 
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题目解答
答案
  
 
   对方程组的增广矩阵做初等行变换,化成行阶梯形矩阵: 
  
 
   
    
     
     
= 
    
     
     
 
   
    
     
     
 
   
    
     
     
 
   
    
     
     
 
    
     
     
, 
  
∴
①当λ≠-2且λ≠1时,由于 r(A)=r( 
     
     
)=3.此时,方程组有唯一解. 
  
②当λ=-2时,由于 r(A)=2<3=r( 
     
     
).此时,方程组无解. 
  
③当λ=1时,由于 r(A)=r( 
     
     
)=1<3.此时,方程组有无穷多解,并且此时: 
   
    
     
     
= 
    
     
     
, 
  
取x 2和x 3为为它的自由变量,则:
x 1=-2-x 2-x 3
令:x 2=x 3=0,解得方程组的一特
η*= 
     
     
, 
  
又与原方程组的导出组同解的方程组为:
x 1=-x 2-x 3
令 
     
     
= 
    
     
     
和 
    
     
     
 
  
解得导出组的基础解系 η1= 
     
     
,η2= 
    
     
     
 
  
∴此时,方程组的通解为
X=c1η1+c2η2+η*= c1 
     
     
+c2 
    
     
     
+ 
    
     
     
,其中c 
  1,c 
  2为任意常数.  
 
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         . 
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| A | 
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| r1↔r3,r2-r1,r3-λr1 | 
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| r3+r2 | 
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∴
①当λ≠-2且λ≠1时,由于 r(A)=r(
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         . 
        | 
| A | 
②当λ=-2时,由于 r(A)=2<3=r(
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         . 
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| A | 
③当λ=1时,由于 r(A)=r(
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         . 
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| A | 
| 
         . 
        | 
| A | 
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取x 2和x 3为为它的自由变量,则:
x 1=-2-x 2-x 3
令:x 2=x 3=0,解得方程组的一特
η*=
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又与原方程组的导出组同解的方程组为:
x 1=-x 2-x 3
令
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解得导出组的基础解系 η1=
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∴此时,方程组的通解为
X=c1η1+c2η2+η*= c1
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解析
步骤 1:对增广矩阵进行初等行变换
对方程组的增广矩阵做初等行变换,化成行阶梯形矩阵:
.
A
=
λ
1
1
λ-3
1
λ
1
-2
1
1
λ
-2
r1↔r3,r2-r1,r3-λr1
1
1
λ
-2
0
λ-1
1-λ
0
0
1-λ
1-λ2
3(λ-1)
r3+r2
1
1
λ
-2
0
λ-1
1-λ
0
0
0
-(λ+2)(λ-1)
3(λ-1)
步骤 2:讨论λ的取值
①当λ≠-2且λ≠1时,由于 r(A)=r(
.
A
)=3.此时,方程组有唯一解.
②当λ=-2时,由于 r(A)=2<3=r(
.
A
).此时,方程组无解.
③当λ=1时,由于 r(A)=r(
.
A
)=1<3.此时,方程组有无穷多解,并且此时:
.
A
=
1
1
1
-2
0
0
0
0
0
0
0
0
,
取x _2和x _3为为它的自由变量,则:
x _1=-2-x _2-x _3
令:x _2=x _3=0,解得方程组的一特
η*=
-2
0
0
,
又与原方程组的导出组同解的方程组为:
x _1=-x _2-x _3
令
x2
x3
=
1
0
和
0
1
解得导出组的基础解系 η1=
-1
1
0
,η2=
-1
0
1
步骤 3:写出方程组的通解
∴此时,方程组的通解为
X=c1η1+c2η2+η*= c1
-1
1
0
+c2
-1
0
1
+
-2
0
0
,其中c _1,c _2为任意常数.
对方程组的增广矩阵做初等行变换,化成行阶梯形矩阵:
.
A
=
λ
1
1
λ-3
1
λ
1
-2
1
1
λ
-2
r1↔r3,r2-r1,r3-λr1
1
1
λ
-2
0
λ-1
1-λ
0
0
1-λ
1-λ2
3(λ-1)
r3+r2
1
1
λ
-2
0
λ-1
1-λ
0
0
0
-(λ+2)(λ-1)
3(λ-1)
步骤 2:讨论λ的取值
①当λ≠-2且λ≠1时,由于 r(A)=r(
.
A
)=3.此时,方程组有唯一解.
②当λ=-2时,由于 r(A)=2<3=r(
.
A
).此时,方程组无解.
③当λ=1时,由于 r(A)=r(
.
A
)=1<3.此时,方程组有无穷多解,并且此时:
.
A
=
1
1
1
-2
0
0
0
0
0
0
0
0
,
取x _2和x _3为为它的自由变量,则:
x _1=-2-x _2-x _3
令:x _2=x _3=0,解得方程组的一特
η*=
-2
0
0
,
又与原方程组的导出组同解的方程组为:
x _1=-x _2-x _3
令
x2
x3
=
1
0
和
0
1
解得导出组的基础解系 η1=
-1
1
0
,η2=
-1
0
1
步骤 3:写出方程组的通解
∴此时,方程组的通解为
X=c1η1+c2η2+η*= c1
-1
1
0
+c2
-1
0
1
+
-2
0
0
,其中c _1,c _2为任意常数.