当 a 取何值时,线性方程组[}x_1 + x_2 + x_3 + x_4 = 0 x_2 + x_3 + x_4 = 1 3x_1 + 2x_2 + x_3 + ax_4 = -1 -x_1 + (a-2)x_2 = 0](1) 有唯一解;(2) 无解;(3) 有无穷多解。在有无穷多解时求出其通解。
当 $a$ 取何值时,线性方程组
$
\begin{cases}
x_1 + x_2 + x_3 + x_4 = 0 \\
x_2 + x_3 + x_4 = 1 \\
3x_1 + 2x_2 + x_3 + ax_4 = -1 \\
-x_1 + (a-2)x_2 = 0
\end{cases}
$
(1) 有唯一解;
(2) 无解;
(3) 有无穷多解。在有无穷多解时求出其通解。
题目解答
答案
对系数矩阵 $A$ 和增广矩阵 $\bar{A}$ 进行初等行变换,得
$\bar{A} \sim \begin{pmatrix}1 & 1 & 1 & 1 & 0 \\0 & 1 & 1 & 1 & 1 \\0 & 0 & -1 & a-2 & 0 \\0 & 0 & 0 & a-2 & -1\end{pmatrix}$
情况分析:
-
当 $a \neq 2$ 时,
$\text{rank}(A) = \text{rank}(\bar{A}) = 4$,方程组有唯一解。 -
当 $a = 2$ 时,
$\bar{A} \sim \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & -1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & -1 \end{pmatrix}$,
$\text{rank}(A) = 3$,$\text{rank}(\bar{A}) = 4$,方程组无解。
结论:
$\boxed{\begin{array}{ll}\text{当 } a \neq 2 \text{ 时,方程组有唯一解;} \\\text{当 } a = 2 \text{ 时,方程组无解。}\end{array}}$
(注:方程组无有无穷多解的情况。)