怎样解一元二次方程组?

如题所述

为了解决这个问题,我们需要找出增广矩阵的简化阶梯形式,以便确定方程组的解。首先,写出增广矩阵:

[ 1 -1  2 -3 |  0]

[ 2 -1  5  1 |  1]

[ 1 -2  a -3 | -1]

[ 3  2 11 12 |  b]

接下来,我们需要将这个增广矩阵转换为简化阶梯形式。首先,我们将第二行减去第一行的2倍,将第三行减去第一行,将第四行减去第一行的3倍:

[ 1 -1  2 -3 |   0]

[ 0  1  1  7 |   1]

[ 0 -1 a-2  0 |  -1]

[ 0  5  5 21 |   b]

然后,我们将第三行加上第二行,将第四行减去第二行的5倍:

[ 1 -1  2 -3 |   0]

[ 0  1  1  7 |   1]

[ 0  0 a-1  7 |   0]

[ 0  0  0  0 | b-5]

现在我们得到了简化阶梯形式。接下来,我们需要考虑三种情况:无解、有唯一解和有无穷多解。

    无解:当且仅当最后一行表示一个矛盾方程(即所有未知数的系数都为零,但等号右边的常数不为零)时,方程组无解。在这种情况下,我们需要找到满足b-5 ≠ 0的b值。这意味着b ≠ 5。

    有唯一解:当且仅当增广矩阵的简化阶梯形式中主变量的系数为1,且没有任何矛盾方程时,方程组有唯一解。在这种情况下,我们需要找到满足b-5 = 0且a-1 ≠ 0的a和b值。这意味着a ≠ 1且b = 5。在这种情况下,我们可以通过回代法求解方程组:

x4 = 0

x3 = 0

x2 = 1

x1 = 1

所以,当a ≠ 1且b = 5时,方程组有唯一解,解为(x1, x2, x3, x4) = (1, 1, 0, 0)。

    有无穷多解:当且仅当增广矩阵的简化阶梯形式中有至少一个自由变量,且没有任何

矛盾方程时,方程组有无穷多解。在这种情况下,我们需要找到满足b-5 = 0且a-1 = 0的a和b值。这意味着a = 1且b = 5。在这种情况下,我们可以通过回代法求解方程组:

x4 = 0

x3 = 自由变量(任意实数,用t表示)

x2 = 1 - t

x1 = 1 - t

所以,当a = 1且b = 5时,方程组有无穷多解,解为(x1, x2, x3, x4) = (1-t, 1-t, t, 0),其中t为任意实数。

总结:

    当b ≠ 5时,方程组无解。

    当a ≠ 1且b = 5时,方程组有唯一解,解为(x1, x2, x3, x4) = (1, 1, 0, 0)。

    当a = 1且b = 5时,方程组有无穷多解,解为(x1, x2, x3, x4) = (1-t, 1-t, t, 0),其中t为任意实数。

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