题目
设非齐次线性方程组 ) (x)_(1)+2(x)_(3)+(x)_(4)=2 (x)_(1)+(x)_(2)+(x)_(3)+4(x)_(4)=a (x)_(1)-(x)_(2)+3(x)_(3)-2(x)_(4)=1 .取何值时方程组无解? 有无穷多解?并在有解时,求出其全部解。
设非齐次线性方程组
讨论
取何值时方程组无解? 有无穷多解?
并在有解时,求出其全部解。
题目解答
答案
首先,我们将给定的非齐次线性方程组写为增广矩阵的形式:

接下来,我们对这个增广矩阵进行行变换,以将其化为行最简形矩阵。
首先,我们用第一行减去第二行和第三行,得到:

然后,我们用第二行加上第三行,得到:

此时,我们观察最后一行,发现其全为0,但常数项不为0(即
),这意味着方程组无解。
当
时,最后一行变为
,这意味着方程组有无穷多解。
当
时,我们可以通过回代法求出方程组的解。由于最后一行全为0,我们可以忽略它,只考虑前两行。我们有:

我们可以选择
和
作为自由变量,并令
,则:

因此,方程组的通解为:

其中
和
为任意实数。
综上所述,当
时,方程组有无穷多解;当
时,方程组无解。