Lineare Algebra Beispiele

$\frac{x + y}{7} = \frac{y + 4}{5}$ , $\frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}$ , $\frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1

Bringe alle Terme, die Variablen enthalten, auf die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 1.1

Subtrahiere $\frac{y + 4}{5}$ von beiden Seiten der Gleichung.

$\frac{x + y}{7} - \frac{y + 4}{5} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.2

Um $\frac{x + y}{7}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{5}{5}$ .

$\frac{x + y}{7} \cdot \frac{5}{5} - \frac{y + 4}{5} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.3

Um $- \frac{y + 4}{5}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{7}{7}$ .

$\frac{x + y}{7} \cdot \frac{5}{5} - \frac{y + 4}{5} \cdot \frac{7}{7} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.4

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $35$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 1.4.1

Mutltipliziere $\frac{x + y}{7}$ mit $\frac{5}{5}$ .

$\frac{(x + y) \cdot 5}{7 \cdot 5} - \frac{y + 4}{5} \cdot \frac{7}{7} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.4.2

Mutltipliziere $7$ mit $5$ .

$\frac{(x + y) \cdot 5}{35} - \frac{y + 4}{5} \cdot \frac{7}{7} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.4.3

Mutltipliziere $\frac{y + 4}{5}$ mit $\frac{7}{7}$ .

$\frac{(x + y) \cdot 5}{35} - \frac{(y + 4) \cdot 7}{5 \cdot 7} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.4.4

Mutltipliziere $5$ mit $7$ .

$\frac{(x + y) \cdot 5}{35} - \frac{(y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.5

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{(x + y) \cdot 5 - (y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 1.6.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{x \cdot 5 + y \cdot 5 - (y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.2

Bringe $5$ auf die linke Seite von $x$ .

$\frac{5 \cdot x + y \cdot 5 - (y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.3

Bringe $5$ auf die linke Seite von $y$ .

$\frac{5 \cdot x + 5 \cdot y - (y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.4

Mutltipliziere $5$ mit $y$ .

$\frac{5 x + 5 y - (y + 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.5

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x + 5 y + (- y - 1 \cdot 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.6

Mutltipliziere $- 1$ mit $4$ .

$\frac{5 x + 5 y + (- y - 4) \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.7

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x + 5 y - y \cdot 7 - 4 \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.8

Mutltipliziere $7$ mit $- 1$ .

$\frac{5 x + 5 y - 7 y - 4 \cdot 7}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.9

Mutltipliziere $- 4$ mit $7$ .

$\frac{5 x + 5 y - 7 y - 28}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 1.6.10

Subtrahiere $7 y$ von $5 y$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{x - z}{5} = \frac{y - 4}{2}, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2

Bringe alle Terme, die Variablen enthalten, auf die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 2.1

Subtrahiere $\frac{y - 4}{2}$ von beiden Seiten der Gleichung.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{x - z}{5} - \frac{y - 4}{2} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.2

Um $\frac{x - z}{5}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{x - z}{5} \cdot \frac{2}{2} - \frac{y - 4}{2} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.3

Um $- \frac{y - 4}{2}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{5}{5}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{x - z}{5} \cdot \frac{2}{2} - \frac{y - 4}{2} \cdot \frac{5}{5} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.4

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $10$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 2.4.1

Mutltipliziere $\frac{x - z}{5}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{(x - z) \cdot 2}{5 \cdot 2} - \frac{y - 4}{2} \cdot \frac{5}{5} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.4.2

Mutltipliziere $5$ mit $2$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{(x - z) \cdot 2}{10} - \frac{y - 4}{2} \cdot \frac{5}{5} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.4.3

Mutltipliziere $\frac{y - 4}{2}$ mit $\frac{5}{5}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{(x - z) \cdot 2}{10} - \frac{(y - 4) \cdot 5}{2 \cdot 5} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.4.4

Mutltipliziere $2$ mit $5$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{(x - z) \cdot 2}{10} - \frac{(y - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.5

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{(x - z) \cdot 2 - (y - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 2.6.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{x \cdot 2 - z \cdot 2 - (y - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.2

Bringe $2$ auf die linke Seite von $x$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 \cdot x - z \cdot 2 - (y - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 \cdot x - 2 z - (y - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.4

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z + (- y - - 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.5

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 4$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z + (- y + 4) \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.6

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - y \cdot 5 + 4 \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.7

Mutltipliziere $5$ mit $- 1$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 4 \cdot 5}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 2.6.8

Mutltipliziere $4$ mit $5$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{y - z}{3} = \frac{x + 2}{10}$

Schritt 3

Bringe alle Terme, die Variablen enthalten, auf die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 3.1

Subtrahiere $\frac{x + 2}{10}$ von beiden Seiten der Gleichung.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{y - z}{3} - \frac{x + 2}{10} = 0$

Schritt 3.2

Um $\frac{y - z}{3}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{10}{10}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{y - z}{3} \cdot \frac{10}{10} - \frac{x + 2}{10} = 0$

Schritt 3.3

Um $- \frac{x + 2}{10}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{3}{3}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{y - z}{3} \cdot \frac{10}{10} - \frac{x + 2}{10} \cdot \frac{3}{3} = 0$

Schritt 3.4

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $30$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 3.4.1

Mutltipliziere $\frac{y - z}{3}$ mit $\frac{10}{10}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{(y - z) \cdot 10}{3 \cdot 10} - \frac{x + 2}{10} \cdot \frac{3}{3} = 0$

Schritt 3.4.2

Mutltipliziere $3$ mit $10$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{(y - z) \cdot 10}{30} - \frac{x + 2}{10} \cdot \frac{3}{3} = 0$

Schritt 3.4.3

Mutltipliziere $\frac{x + 2}{10}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{(y - z) \cdot 10}{30} - \frac{(x + 2) \cdot 3}{10 \cdot 3} = 0$

Schritt 3.4.4

Mutltipliziere $10$ mit $3$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{(y - z) \cdot 10}{30} - \frac{(x + 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.5

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{(y - z) \cdot 10 - (x + 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.6.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{y \cdot 10 - z \cdot 10 - (x + 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.2

Bringe $10$ auf die linke Seite von $y$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 \cdot y - z \cdot 10 - (x + 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.3

Mutltipliziere $10$ mit $- 1$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 \cdot y - 10 z - (x + 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.4

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 y - 10 z + (- x - 1 \cdot 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.5

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 y - 10 z + (- x - 2) \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.6

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 y - 10 z - x \cdot 3 - 2 \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.7

Mutltipliziere $3$ mit $- 1$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 y - 10 z - 3 x - 2 \cdot 3}{30} = 0$

Schritt 3.6.8

Mutltipliziere $- 2$ mit $3$ .

$\frac{5 x - 2 y - 28}{35} = 0, \frac{2 x - 2 z - 5 y + 20}{10} = 0, \frac{10 y - 10 z - 3 x - 6}{30} = 0$

Schritt 4

Schreibe das Gleichungssystem in Matrixform.

$[\begin{array}{c} \frac{1}{35} & 0 & 0 & 0 \\ \frac{1}{10} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5

Ermittele die normierte Zeilenstufenform.

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Schritt 5.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $35$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

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Schritt 5.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $35$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} 35 (\frac{1}{35}) & 35 \cdot 0 & 35 \cdot 0 & 35 \cdot 0 \\ \frac{1}{10} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.1.2

Vereinfache $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ \frac{1}{10} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.2

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - \frac{1}{10} R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

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Schritt 5.2.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - \frac{1}{10} R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ \frac{1}{10} - \frac{1}{10} \cdot 1 & 0 - \frac{1}{10} \cdot 0 & 0 - \frac{1}{10} \cdot 0 & 0 - \frac{1}{10} \cdot 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.2.2

Vereinfache $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.3

Swap $R_{3}$ with $R_{2}$ to put a nonzero entry at $2, 2$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{30} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.4

Multiply each element of $R_{2}$ by $30$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

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Schritt 5.4.1

Multiply each element of $R_{2}$ by $30$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 30 \cdot 0 & 30 (\frac{1}{30}) & 30 \cdot 0 & 30 \cdot 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 5.4.2

Vereinfache $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

Schritt 6

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

$x = 0$

$y = 0$

Schritt 7

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

$(0, 0, z)$

Schritt 8

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.

$X = [\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = [\begin{array}{c} 0 \\ 0 \\ z \end{array}]$