题目
问lambda 取何值时,齐次线性方程组}(1-lambda )({x)_(1)}-2({x)_(2)}+4({x)_(3)}=0 2({x)_(1)}+(3-lambda )({x)_(2)}+({x)_(3)}=0 ({x)_(1)}+({x)_(2)}+(1-lambda )({x)_(3)}=0 有非零解?
问
$\lambda $取何值时,齐次线性方程组$\begin{cases}(1-\lambda ){{x}_{1}}-2{{x}_{2}}+4{{x}_{3}}=0 \\ 2{{x}_{1}}+(3-\lambda ){{x}_{2}}+{{x}_{3}}=0 \\ {{x}_{1}}+{{x}_{2}}+(1-\lambda ){{x}_{3}}=0 \\ \end{cases}$有非零解?题目解答
答案
$0$,$2$,$3$.
解析
步骤 1:确定齐次线性方程组有非零解的条件
齐次线性方程组有非零解的充分必要条件是系数矩阵的行列式等于零,即$\det(A) = 0$,其中$A$是系数矩阵。
步骤 2:写出系数矩阵
系数矩阵$A$为:
$$
A = \begin{pmatrix}
1-\lambda & -2 & 4 \\
2 & 3-\lambda & 1 \\
1 & 1 & 1-\lambda
\end{pmatrix}
$$
步骤 3:计算行列式$\det(A)$
计算行列式$\det(A)$,得到:
$$
\det(A) = (1-\lambda)\left[(3-\lambda)(1-\lambda)-1\right] - (-2)\left[2(1-\lambda)-1\right] + 4\left[2-1(3-\lambda)\right]
$$
$$
= (1-\lambda)\left[3-4\lambda+\lambda^2-1\right] + 2\left[2-2\lambda-1\right] + 4\left[2-3+\lambda\right]
$$
$$
= (1-\lambda)\left[\lambda^2-4\lambda+2\right] + 2\left[1-2\lambda\right] + 4\left[-1+\lambda\right]
$$
$$
= (1-\lambda)(\lambda^2-4\lambda+2) + 2(1-2\lambda) + 4(-1+\lambda)
$$
$$
= \lambda^2-4\lambda+2-\lambda^3+4\lambda^2-2\lambda+2-4\lambda-4+4\lambda
$$
$$
= -\lambda^3+5\lambda^2-6\lambda
$$
$$
= -\lambda(\lambda^2-5\lambda+6)
$$
$$
= -\lambda(\lambda-2)(\lambda-3)
$$
步骤 4:求解$\det(A) = 0$
令$\det(A) = 0$,得到:
$$
-\lambda(\lambda-2)(\lambda-3) = 0
$$
解得$\lambda = 0$,$\lambda = 2$,$\lambda = 3$。
齐次线性方程组有非零解的充分必要条件是系数矩阵的行列式等于零,即$\det(A) = 0$,其中$A$是系数矩阵。
步骤 2:写出系数矩阵
系数矩阵$A$为:
$$
A = \begin{pmatrix}
1-\lambda & -2 & 4 \\
2 & 3-\lambda & 1 \\
1 & 1 & 1-\lambda
\end{pmatrix}
$$
步骤 3:计算行列式$\det(A)$
计算行列式$\det(A)$,得到:
$$
\det(A) = (1-\lambda)\left[(3-\lambda)(1-\lambda)-1\right] - (-2)\left[2(1-\lambda)-1\right] + 4\left[2-1(3-\lambda)\right]
$$
$$
= (1-\lambda)\left[3-4\lambda+\lambda^2-1\right] + 2\left[2-2\lambda-1\right] + 4\left[2-3+\lambda\right]
$$
$$
= (1-\lambda)\left[\lambda^2-4\lambda+2\right] + 2\left[1-2\lambda\right] + 4\left[-1+\lambda\right]
$$
$$
= (1-\lambda)(\lambda^2-4\lambda+2) + 2(1-2\lambda) + 4(-1+\lambda)
$$
$$
= \lambda^2-4\lambda+2-\lambda^3+4\lambda^2-2\lambda+2-4\lambda-4+4\lambda
$$
$$
= -\lambda^3+5\lambda^2-6\lambda
$$
$$
= -\lambda(\lambda^2-5\lambda+6)
$$
$$
= -\lambda(\lambda-2)(\lambda-3)
$$
步骤 4:求解$\det(A) = 0$
令$\det(A) = 0$,得到:
$$
-\lambda(\lambda-2)(\lambda-3) = 0
$$
解得$\lambda = 0$,$\lambda = 2$,$\lambda = 3$。