Рассмотрите систему линейных уравнений с параметром t: x + y = 1, x + t y = 2; для каких значений t система совместна и сколько решений она имеет, и как это видно из методов линейной алгебры?

22 Сен в 11:08
10 +1
0
Ответы
1

Чтобы проанализировать систему линейных уравнений с параметром t t t:

x+y=1 x + y = 1 x+y=1 уравнение1уравнение 1уравнение1x+ty=2 x + t y = 2 x+ty=2 уравнение2уравнение 2уравнение2

можно воспользоваться методом определения совместности систем линейных уравнений и методом ранга.

Шаг 1: Приведение системы к матричной форме

Система уравнений может быть записана в матричной форме Ax=b A \mathbf{x} = \mathbf{b} Ax=b, где

A=(1amp;1 1amp;t),x=(x y),b=(1 2) A = \begin{pmatrix}
1 & 1 \
1 & t
\end{pmatrix}, \quad \mathbf{x} = \begin{pmatrix}
x \
y
\end{pmatrix}, \quad \mathbf{b} = \begin{pmatrix}
1 \
2
\end{pmatrix}
A=(1 amp;1 1 amp;t ),x=(x y ),b=(1 2 )

Шаг 2: Определение ранга матрицы

Для проверки совместности системы уравнений необходимо найти ранг матрицы A A A и расширенной матрицы A′ A' A:

A′=(1amp;1amp;1 1amp;tamp;2) A' = \begin{pmatrix}
1 & 1 & 1 \
1 & t & 2
\end{pmatrix}
A=(1 amp;1 amp;1 1 amp;t amp;2 )

Ранг матрицы A A A:

Для нахождения ранга матрицы A A A, вычислим его определитель:
det(A)=1⋅t−1⋅1=t−1 \text{det}(A) = 1 \cdot t - 1 \cdot 1 = t - 1
det(A)=1t11=t1
Если t≠1 t \neq 1 t=1, то ранк матрицы A A A равен 2 двелинейнонезависимыестрокидве линейно независимые строкидвелинейнонезависимыестроки.Если t=1 t = 1 t=1, то строки матрицы A A A линейно зависимы, и ранк равен 1.

Ранг расширенной матрицы A′ A' A:

Если t=1 t = 1 t=1, то расширенная матрица станет:
A′=(1amp;1amp;1 1amp;1amp;2) A' = \begin{pmatrix}
1 & 1 & 1 \
1 & 1 & 2
\end{pmatrix}
A=(1 amp;1 amp;1 1 amp;1 amp;2 )
Покажем, что строки этой матрицы также являются линейно зависимыми:Если вычтем первую строку из второй:
(1amp;1amp;1 0amp;0amp;1) \begin{pmatrix}
1 & 1 & 1 \
0 & 0 & 1
\end{pmatrix}
(1 amp;1 amp;1 0 amp;0 amp;1 )
Ранг будет равен 2, так как первая строка не является линейной комбинацией второй. То есть rank(A′)=2 \text{rank}(A') = 2 rank(A)=2.Шаг 3: Анализ совместности

Согласно теореме о рангах:

Если rank(A)=rank(A′)=2 \text{rank}(A) = \text{rank}(A') = 2 rank(A)=rank(A)=2, то система совместна и имеет единственное решение.Если ( \text{rank}(A) < \text{rank}(A') ), система несовместна.Если ( \text{rank}(A) = \text{rank}(A') < 2 ), система имеет бесконечно много решений.

Проверим случаи:

t≠1 t \neq 1 t=1:

rank(A)=2 \text{rank}(A) = 2 rank(A)=2, rank(A′)=2 \text{rank}(A') = 2 rank(A)=2 → единое решение.

t=1 t = 1 t=1:

rank(A)=1 \text{rank}(A) = 1 rank(A)=1, rank(A′)=2 \text{rank}(A') = 2 rank(A)=2 → несовместная система.ВыводСистема совместна и имеет единственное решение при t≠1 t \neq 1 t=1.При t=1 t = 1 t=1 система несовместна.

Таким образом, система (t≠1) (t \neq 1) (t=1) имеет единственное решение, а для(t=1)для ( t = 1 )для(t=1) - нет решений.

22 Сен в 11:26
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир