Linjär algebra · 2024-05-24

Uppgift 1

Hela tentan
Uppgift 1
För ett reellt tal $a$, betrakta ekvationssystemet \[ \begin{cases} x + 3y + 4z &= a \\ \phantom{x + +} y + 2z &= 2 \\ 2x+3y+2z &= a. \end{cases} \] Avgör för vilket $a$ systemet är lösbart och beskriv lösningarna både algebraiskt och geometriskt1 i detta fall.
  1. Punkt, linje eller plan? ↩
Visa lösningDölj lösning
Ekvationssystemet på matrisform blir \[ \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 3 & 4 & a \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 2 & 3 & 2 & a \\ \end{array} \right) \sim \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 3 & 4 & a \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 0 & -3 & -6 & -a \\ \end{array} \right) \sim \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 3 & 4 & a \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & a/3 \\ \end{array} \right). \] Efter ett par steg till fås \[ \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 3 & 4 & a \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & a/3 -2 \\ \end{array} \right), \] och vi ser att om $a/3-2 \neq 0$ så saknas lösningar. Om $a=6$, så får vi \[ \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 3 & 4 & 6 \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ \end{array} \right) \sim \left( \begin{array}{ccc|c} 1 & 0 & -2 & 0 \\ 0 & 1 & 2 & 2 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ \end{array} \right). \] Vi ser alltså att om $a=6$, har vi parameterlösningen $x=2t$, $y=2-2t$, $z=t$, $t\in \setR$. Detta är en linje i rummet. För övriga $a$ saknar systemet lösning.
Figur