Wie können Sie ohne grafische Darstellung entscheiden, ob das folgende System linearer Gleichungen eine Lösung hat, unendlich viele oder keine Lösung?

Wie können Sie ohne grafische Darstellung entscheiden, ob das folgende System linearer Gleichungen eine Lösung hat, unendlich viele oder keine Lösung?
Anonim

Antworten:

Ein System von # N # lineare Gleichungen mit # N # unbekannte Variablen, die keine lineare Abhängigkeit zwischen Gleichungen enthalten (d. h. ihre bestimmend ist nicht Null) wird eine und nur eine Lösung haben.

Erläuterung:

Betrachten wir ein System von zwei linearen Gleichungen mit zwei unbekannten Variablen:

# Axt + By = C #

# Dx + Ey = F #

Wenn paar # (A, B) # ist nicht proportional zum Paar # (D, E) # (dh es gibt keine solche Nummer # k # Das # D = kA # und # E = kB #, die durch Bedingung überprüft werden kann # A * E-B * D! = 0 #) dann gibt es eine und nur eine Lösung:

# x = (C * E-B * F) / (A * E-B * D) #, # y = (A * F-C * D) / (A * E-B * D) #

Beispiel:

# x + y = 3 #

# x-2y = -3 #

Lösung:

# x = (3 * (- 2) -1 * (- 3)) / (1 * (- 2) -1 * 1) = 1 #

# y = (1 * (- 3) -3 * 1) / (1 * (- 2) -1 * 1) = 2 #

Wenn paar # (A, B) # ist proportional zum Paar # (D, E) # (was bedeutet, dass es eine solche Nummer gibt # k # Das # D = kA # und # E = kB #, die durch eine Bedingung überprüft werden kann # A * E-B * D = 0 #) gibt es zwei Fälle:

(a) unendlich viele Lösungen wenn # C # und # F # sind proportional mit dem gleichen Koeffizienten wie #EIN# und # D #, das ist # F = kC #, woher # k # ist der gleiche Verhältnismäßigkeitskoeffizient;

Beispiel:

# x + y = 3 #

# 2x + 2y = 6 #

Hier # k = 2 # für alle Paare: # D = 2A #, # E = 2B #, # F = 2C #.

Die zweite Gleichung ist eine triviale Konsequenz der ersten (multiplizieren Sie einfach die erste Gleichung mit #2#) und liefert daher keine zusätzlichen Informationen über Unbekannte, wodurch die Anzahl der Gleichungen effektiv auf 1 reduziert wird.

(b) überhaupt keine Lösungen, wenn #F! = KC #

Beispiel:

# x + 4y = 3 #

# 2x + 8y = 5 #

In diesem Fall widersprechen sich Gleichungen, da wir durch Multiplizieren der ersten mit 2 eine Gleichung herleiten # 2x + 8y = 6 #, die keine gemeinsame Lösung haben kann # 2x + 8y = 5 # da die linken Teile dieser beiden Gleichungen gleich sind, sind es die rechten nicht.