题目
非齐次线性方程组 [ x_{1) + x_(2) + x_(3) + 2x_(4) = 3, 2x_(1) + 3x_(2) + ax_(3) + 7x_(4) = 8, x_(1) + 2x_(2) + 3x_(4) = 4, -x_(2) + x_(3) + (a-2)x_(4) = b-1 . ] 无解时, a,b 满足(). A)a=1,b neq 0 B)a=1,b neq -1 C)a=-1,b neq -1 D)a=-1,b neq 1
非齐次线性方程组
$
\left\{
\begin{array}{l}
x_{1} + x_{2} + x_{3} + 2x_{4} = 3, \\
2x_{1} + 3x_{2} + ax_{3} + 7x_{4} = 8, \\
x_{1} + 2x_{2} + 3x_{4} = 4, \\
-x_{2} + x_{3} + (a-2)x_{4} = b-1
\end{array}
\right.
$
无解时, $a,b$ 满足().
A)$a=1,b \neq 0$
B)$a=1,b \neq -1$
C)$a=-1,b \neq -1$
D)$a=-1,b \neq 1$
题目解答
答案
为了确定非齐次线性方程组无解时 $a$ 和 $b$ 满足的条件,我们需要分析该方程组的增广矩阵的秩。如果增广矩阵的秩大于系数矩阵的秩,那么方程组无解。
给定的方程组为:
\[
\begin{cases}
x_{1} + x_{2} + x_{3} + 2x_{4} = 3, \\
2x_{1} + 3x_{2} + ax_{3} + 7x_{4} = 8, \\
x_{1} + 2x_{2} + 3x_{4} = 4, \\
-x_{2} + x_{3} + (a-2)x_{4} = b-1.
\end{cases}
\]
首先,我们写出该方程组的增广矩阵:
\[
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1 & 1 & 2 & 3 \\
2 & 3 & a & 7 & 8 \\
1 & 2 & 0 & 3 & 4 \\
0 & -1 & 1 & a-2 & b-1
\end{array}\right].
\]
接下来,我们对增广矩阵进行行初等变换,以化简它。首先,将第1行从第2行中减去2倍,从第3行中减去1倍:
\[
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1 & 1 & 2 & 3 \\
0 & 1 & a-2 & 3 & 2 \\
0 & 1 & -1 & 1 & 1 \\
0 & -1 & 1 & a-2 & b-1
\end{array}\right].
\]
然后,将第2行从第3行中减去1倍,将第2行加到第4行中:
\[
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1 & 1 & 2 & 3 \\
0 & 1 & a-2 & 3 & 2 \\
0 & 0 & -a+1 & -2 & -1 \\
0 & 0 & a-1 & a+1 & b+1
\end{array}\right].
\]
接下来,将第3行加到第4行中:
\[
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1 & 1 & 2 & 3 \\
0 & 1 & a-2 & 3 & 2 \\
0 & 0 & -a+1 & -2 & -1 \\
0 & 0 & 0 & a-1 & b
\end{array}\right].
\]
现在,我们观察增广矩阵。如果 $a = 1$,那么第3行和第4行变为:
\[
\left[\begin{array}{cccc|c}
1 & 1 & 1 & 2 & 3 \\
0 & 1 & -1 & 3 & 2 \\
0 & 0 & 0 & -2 & -1 \\
0 & 0 & 0 & 0 & b
\end{array}\right].
\]
此时,如果 $b \neq 0$,那么增广矩阵的秩为4,而系数矩阵的秩为3,所以方程组无解。因此,当 $a = 1$ 且 $b \neq 0$ 时,方程组无解。
所以,正确答案是:
\[
\boxed{A}
\]