题目
(4) ) 2x+y-z+w=1 3x-2y+z-3w=4 x+4y-3z+5w=-2 .

题目解答
答案

解析
步骤 1:将方程组写为增广矩阵形式
将方程组写为增广矩阵形式,即
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
2 & 1 & -1 & 1 & 1 \\
3 & -2 & 1 & -3 & 4 \\
1 & 4 & -3 & 5 & -2
\end{array}\right]
$$
步骤 2:进行初等行变换
进行初等行变换,将矩阵化为阶梯形矩阵。首先,将第一行乘以1/2,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
3 & -2 & 1 & -3 & 4 \\
1 & 4 & -3 & 5 & -2
\end{array}\right]
$$
然后,将第二行减去第一行的3倍,第三行减去第一行,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & -7/2 & 5/2 & -9/2 & 5/2 \\
0 & 7/2 & -5/2 & 9/2 & -5/2
\end{array}\right]
$$
接着,将第二行乘以-2/7,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & 1 & -5/7 & 9/7 & -5/7 \\
0 & 7/2 & -5/2 & 9/2 & -5/2
\end{array}\right]
$$
然后,将第三行减去第二行的7/2倍,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & 1 & -5/7 & 9/7 & -5/7 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0
\end{array}\right]
$$
步骤 3:解方程组
从阶梯形矩阵中,我们可以看出方程组的解为
$$
\begin{cases}
x = -\frac{1}{2}y + \frac{1}{2}z - \frac{1}{2}w + \frac{1}{2} \\
y = \frac{5}{7}z - \frac{9}{7}w + \frac{5}{7}
\end{cases}
$$
其中,$z$ 和 $w$ 为自由变量,可以任意取值。
将方程组写为增广矩阵形式,即
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
2 & 1 & -1 & 1 & 1 \\
3 & -2 & 1 & -3 & 4 \\
1 & 4 & -3 & 5 & -2
\end{array}\right]
$$
步骤 2:进行初等行变换
进行初等行变换,将矩阵化为阶梯形矩阵。首先,将第一行乘以1/2,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
3 & -2 & 1 & -3 & 4 \\
1 & 4 & -3 & 5 & -2
\end{array}\right]
$$
然后,将第二行减去第一行的3倍,第三行减去第一行,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & -7/2 & 5/2 & -9/2 & 5/2 \\
0 & 7/2 & -5/2 & 9/2 & -5/2
\end{array}\right]
$$
接着,将第二行乘以-2/7,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & 1 & -5/7 & 9/7 & -5/7 \\
0 & 7/2 & -5/2 & 9/2 & -5/2
\end{array}\right]
$$
然后,将第三行减去第二行的7/2倍,得到
$$
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1/2 & -1/2 & 1/2 & 1/2 \\
0 & 1 & -5/7 & 9/7 & -5/7 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0
\end{array}\right]
$$
步骤 3:解方程组
从阶梯形矩阵中,我们可以看出方程组的解为
$$
\begin{cases}
x = -\frac{1}{2}y + \frac{1}{2}z - \frac{1}{2}w + \frac{1}{2} \\
y = \frac{5}{7}z - \frac{9}{7}w + \frac{5}{7}
\end{cases}
$$
其中,$z$ 和 $w$ 为自由变量,可以任意取值。