Lineare Algebra Beispiele

$x + y - 2 z = 9 c$ , $x + 2 y - 3 z = 3$ , $- 1 x + 4 z = - 6$

Schritt 1

Subtrahiere $9 c$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x + y - 2 z - 9 c = 0, x + 2 y - 3 z = 3, - 1 x + 4 z = - 6$

Schritt 2

Schreibe $- 1 x$ als $- x$ um.

$x + y - 2 z - 9 c = 0, x + 2 y - 3 z = 3, - x + 4 z = - 6$

Schritt 3

Schreibe das Gleichungssystem in Matrixform.

$[\begin{array}{c} - 9 & 1 & 1 & - 2 & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 & - 1 & 0 & 4 & - 6 \end{array}]$

Schritt 4

Ermittele die normierte Zeilenstufenform.

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Schritt 4.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{9}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

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Schritt 4.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{9}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{1}{9} \cdot - 9 & - \frac{1}{9} \cdot 1 & - \frac{1}{9} \cdot 1 & - \frac{1}{9} \cdot - 2 & - \frac{1}{9} \cdot 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 & - 1 & 0 & 4 & - 6 \end{array}]$

Schritt 4.1.2

Vereinfache $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 & - 1 & 0 & 4 & - 6 \end{array}]$

Schritt 4.2

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} + R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

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Schritt 4.2.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} + R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 + 0 & - 1 + 1 \cdot 1 & 0 + 1 \cdot 2 & 4 - 3 & - 6 + 1 \cdot 3 \end{array}]$

Schritt 4.2.2

Vereinfache $R_{3}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 & 0 & 2 & 1 & - 3 \end{array}]$

Schritt 4.3

Multiply each element of $R_{3}$ by $\frac{1}{2}$ to make the entry at $3, 3$ a $1$ .

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Schritt 4.3.1

Multiply each element of $R_{3}$ by $\frac{1}{2}$ to make the entry at $3, 3$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ \frac{0}{2} & \frac{0}{2} & \frac{2}{2} & \frac{1}{2} & \frac{- 3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.3.2

Vereinfache $R_{3}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 2 & - 3 & 3 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.4

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 2 R_{3}$ to make the entry at $2, 3$ a $0$ .

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Schritt 4.4.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 2 R_{3}$ to make the entry at $2, 3$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 - 2 \cdot 0 & 1 - 2 \cdot 0 & 2 - 2 \cdot 1 & - 3 - 2 (\frac{1}{2}) & 3 - 2 (- \frac{3}{2}) \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.4.2

Vereinfache $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & - \frac{1}{9} & \frac{2}{9} & 0 \\ 0 & 1 & 0 & - 4 & 6 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.5

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + \frac{1}{9} R_{3}$ to make the entry at $1, 3$ a $0$ .

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Schritt 4.5.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + \frac{1}{9} R_{3}$ to make the entry at $1, 3$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 + \frac{1}{9} \cdot 0 & - \frac{1}{9} + \frac{1}{9} \cdot 0 & - \frac{1}{9} + \frac{1}{9} \cdot 1 & \frac{2}{9} + \frac{1}{9} \cdot \frac{1}{2} & 0 + \frac{1}{9} (- \frac{3}{2}) \\ 0 & 1 & 0 & - 4 & 6 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.5.2

Vereinfache $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{9} & 0 & \frac{5}{18} & - \frac{1}{6} \\ 0 & 1 & 0 & - 4 & 6 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.6

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + \frac{1}{9} R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

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Schritt 4.6.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} + \frac{1}{9} R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 + \frac{1}{9} \cdot 0 & - \frac{1}{9} + \frac{1}{9} \cdot 1 & 0 + \frac{1}{9} \cdot 0 & \frac{5}{18} + \frac{1}{9} \cdot - 4 & - \frac{1}{6} + \frac{1}{9} \cdot 6 \\ 0 & 1 & 0 & - 4 & 6 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 4.6.2

Vereinfache $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & - \frac{1}{6} & \frac{1}{2} \\ 0 & 1 & 0 & - 4 & 6 \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{2} & - \frac{3}{2} \end{array}]$

Schritt 5

Verwende die Ergebnismatrix, um die endgültigen Lösungen für das Gleichungssystem anzugeben.

$c - \frac{z}{6} = \frac{1}{2}$

$x - 4 z = 6$

$y + \frac{z}{2} = - \frac{3}{2}$

Schritt 6

Addiere $\frac{z}{6}$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$c = \frac{1}{2} + \frac{z}{6}$

$x - 4 z = 6$

$y + \frac{z}{2} = - \frac{3}{2}$

Schritt 7

Addiere $4 z$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 6 + 4 z$

$c = \frac{1}{2} + \frac{z}{6}$

$y + \frac{z}{2} = - \frac{3}{2}$

Schritt 8

Subtrahiere $\frac{z}{2}$ von beiden Seiten der Gleichung.

$y = - \frac{3}{2} - \frac{z}{2}$

$c = \frac{1}{2} + \frac{z}{6}$

$x = 6 + 4 z$

Schritt 9

Die Lösung ist die Menge geordneter Paare, die das System erfüllen.

$(\frac{1}{2} + \frac{z}{6}, 6 + 4 z, - \frac{3}{2} - \frac{z}{2}, z)$

Schritt 10

Das Zerlegen eines Lösungsvektors durch Umstellen jeder Gleichung, die in der reduzierten Zeilenstufenform der erweiterten Matrix wiedergegeben ist, durch Auflösen nach der abhängigen Variablen in jeder Zeile, ergibt die Vektorgleichung.

$X = [\begin{array}{c} c \\ x \\ y \\ z \end{array}] = [\begin{array}{c} \frac{1}{2} + \frac{z}{6} \\ 6 + 4 z \\ - \frac{3}{2} - \frac{z}{2} \\ z \end{array}]$