求非齐次线性方程组 x+xz+5x;-2x4=13x+4xz+13x3-3x=5的通解 4x;+5xz+18x;-5x4=6
时间: 2023-09-11 08:05:15 浏览: 78
### 回答1:
非齐次线性方程组可以使用矩阵求解。将方程组写成矩阵形式:
```
| 1 0 5 -2 | | x | | 13 |
| 0 x z 13 | * | y | = | 5 |
| 4 5 18 -5 | | z | | 6 |
```
可以使用高斯-约旦消元法对该矩阵进行化简,得到如下矩阵:
```
| 1 0 0 -1/27 | | x | | 194/27 |
| 0 1 0 2/27 | * | y | = | 19/3 |
| 0 0 1 -5/27 | | z | | 16/3 |
```
因此,该非齐次线性方程组的通解为:
```
x = 194/27 + t/27
y = 19/3 - 2t/27 - 13z/27
z = 16/3 + 5t/27
```
其中,t为任意实数。
### 回答2:
首先,我们需要将方程组写成矩阵的形式:
\[
\begin{bmatrix}
1 & 1 & 0 \\
-2 & 4 & 0 \\
0 & 4 & -3 \\
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
x \\
xz \\
x^3 \\
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
5x \\
13x \\
5 \\
\end{bmatrix}
\]
然后,我们可以使用行列式和逆矩阵的方法来求解该方程组的通解。
首先,计算矩阵的行列式。根据行列式的定义,行列式的值为:
\[
\begin{vmatrix}
1 & 1 & 0 \\
-2 & 4 & 0 \\
0 & 4 & -3 \\
\end{vmatrix}
= (1 \cdot 4 \cdot (-3)) - (1 \cdot 0 \cdot 0) - (0 \cdot 4 \cdot (-2)) - (0 \cdot (-3) \cdot 1)
= -12
\]
由于行列式的值不为零,所以矩阵是可逆的。
接下来,我们需要求解矩阵的逆矩阵。为此,我们可以将矩阵的行列式和伴随矩阵结合起来,得到逆矩阵的表达式:
\[
A^{-1} = \frac{1}{\text{det}(A)} \cdot \text{adj}(A)
\]
其中,$\text{det}(A)$表示矩阵的行列式,$\text{adj}(A)$表示矩阵的伴随矩阵。
计算矩阵的伴随矩阵:
\[
\text{adj}(A) = \begin{bmatrix}
12 & -12 & 4 \\
-6 & -3 & 2 \\
-8 & 8 & 1 \\
\end{bmatrix}
\]
然后,计算逆矩阵:
\[
A^{-1} = \frac{1}{-12} \cdot \begin{bmatrix}
12 & -12 & 4 \\
-6 & -3 & 2 \\
-8 & 8 & 1 \\
\end{bmatrix}
\]
\[
= \begin{bmatrix}
-1 & 1 & -\frac{1}{3} \\
\frac{1}{2} & \frac{1}{4} & -\frac{1}{6} \\
\frac{2}{3} & -\frac{2}{3} & -\frac{1}{12} \\
\end{bmatrix}
\]
将方程组的非齐次项作为向量乘以逆矩阵,即可得到方程组的通解:
\[
\begin{bmatrix}
x \\
xz \\
x^3 \\
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
-1 & 1 & -\frac{1}{3} \\
\frac{1}{2} & \frac{1}{4} & -\frac{1}{6} \\
\frac{2}{3} & -\frac{2}{3} & -\frac{1}{12} \\
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
5x \\
13x \\
5 \\
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
4x - xz - \frac{5}{3} \\
\frac{5}{2}x + \frac{13}{4}xz - \frac{5}{6} \\
\frac{10}{3}x - \frac{10}{3}xz - \frac{5}{12} \\
\end{bmatrix}
\]
因此,方程组的通解为:
\[
\begin{cases}
x = 4x - xz - \frac{5}{3} \\
xz = \frac{5}{2}x + \frac{13}{4}xz - \frac{5}{6} \\
x^3 = \frac{10}{3}x - \frac{10}{3}xz - \frac{5}{12} \\
\end{cases}
\]
### 回答3:
要求解非齐次线性方程组:
1) x + xz + 5x = 0
2) -2x4 = 13x + 4xz + 13x3 - 3x + 5
3) 4x + 5xz + 18x = 0
4) -5x4 = 6
我们可以将这个方程组表示为矩阵形式:
| 1 z + 5 0 | | x | | 0 |
| -2 0 4 | x | x | = | 13x + 13x3 - 2x4 - 3x + 5 |
| 4 5z + 18 0 | | xz| | 0 |
| -5 0 0 | | x4| | 6 |
这个方程组有四个未知数 x, xz, x4 和 z,我们需要找到他们之间的关系。
将方程组转化为增广矩阵形式:
| 1 z + 5 0 | 0 |
| -2 0 4 | 13x + 13x3 - 2x4 - 3x + 5 |
| 4 5z + 18 0 | 0 |
| -5 0 0 | 6 |
通过消元和高斯消元法,我们可以得到行最简形式的增广矩阵:
| 1 0 1 | -8 |
| 0 1 -1 | 7 |
| 0 0 0 | 0 |
| 0 0 0 | 0 |
从最简形式的增广矩阵可以看出,x 和 xz 可以取任意实数值,并且 x4 的值可以通过 x 和 xz 的关系确定。另外,z 的值不会影响 x, xz, x4 的取值。
所以,该非齐次线性方程组的通解可以表示为:
x = t;
xz = s;
x4 = 8 + s;
z = v;
其中,t, s, v 是任意实数。
至此,我们得到该非齐次线性方程组的通解。
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