非齐次线性方程组 ⎧⎩⎨⎪⎪λx1+x2+x3=1x1+λx2+x3=λx1+x2+λx3=λ2 有唯一解时,对 λ 的要求是 () A. λ≠1 , λ≠2 B. λ≠−1 , λ≠2 C. λ≠1 , λ≠−2 D. λ≠−1 , λ≠−2
非齐次线性方程组
A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
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所以,系数行列式 |A|=
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所以,λ≠1,且λ≠-2,
故选:C.
解析
考查要点:本题主要考查非齐次线性方程组有唯一解的条件,即系数矩阵的行列式不为零。需要计算系数矩阵的行列式,并求出其非零时的参数范围。
解题核心思路:
- 构造系数矩阵,写出其行列式表达式。
- 计算行列式,通过因式分解或展开式化简,找到行列式为零的条件。
- 排除使行列式为零的参数值,确定方程组有唯一解的条件。
破题关键点:
- 行列式的计算是关键步骤,需注意行列式的展开或利用特殊矩阵的性质简化计算。
- 因式分解可快速确定行列式的零点,从而得到参数的限制条件。
步骤1:构造系数矩阵
方程组的系数矩阵为:
$A = \begin{pmatrix}\lambda & 1 & 1 \\1 & \lambda & 1 \\1 & 1 & \lambda\end{pmatrix}$
步骤2:计算行列式
行列式 $|A|$ 的计算可通过展开或行变换简化。观察矩阵结构,可直接展开:
$\begin{aligned}|A| &= \lambda \cdot (\lambda \cdot \lambda - 1 \cdot 1) - 1 \cdot (1 \cdot \lambda - 1 \cdot 1) + 1 \cdot (1 \cdot 1 - \lambda \cdot 1) \\&= \lambda (\lambda^2 - 1) - (\lambda - 1) + (1 - \lambda) \\&= \lambda^3 - \lambda - \lambda + 1 + 1 - \lambda \\&= \lambda^3 - 3\lambda + 2.\end{aligned}$
步骤3:因式分解
将多项式 $\lambda^3 - 3\lambda + 2$ 分解:
- 试根法:$\lambda = 1$ 是根,故分解为 $(\lambda - 1)(\lambda^2 + \lambda - 2)$。
- 继续分解二次项:$\lambda^2 + \lambda - 2 = (\lambda + 2)(\lambda - 1)$。
最终得:
$|A| = (\lambda - 1)^2 (\lambda + 2).$
步骤4:确定行列式非零条件
当 $|A| \neq 0$ 时,方程组有唯一解,因此:
$\lambda \neq 1 \quad \text{且} \quad \lambda \neq -2.$