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Algebra · real student question

解方程组 x₁ − 3x₂ + 4x₃ = −4,3x₁ − 7x₂ + 7x₃ = −8,−4x₁ + 6x₂ + 2x₃ = 4。

Question

解方程组

x1−3x2+4x3=−43x1−7x2+7x3=−8−4x1+6x2+2x3=4\begin{aligned}x_1-3x_2+4x_3&=-4\\ 3x_1-7x_2+7x_3&=-8\\ -4x_1+6x_2+2x_3&=4\end{aligned}

Step-by-step solution

  1. 挑一个不会带出分数的主元。 第一个方程里 x1x_1 的系数本来就是 11,所以就用它去把另外两式的 x1x_1 消掉。这里换任何别的主元,都会立刻冒出三分之几或四分之几。

  2. 从第二个方程里消掉 x1。 用方程 2 减去 3×3\times(方程 1):

    (3x1−7x2+7x3)−3(x1−3x2+4x3)=−8−3(−4)(3x_1-7x_2+7x_3)-3(x_1-3x_2+4x_3)=-8-3(-4)
    2x2−5x3=4.2x_2-5x_3=4.

  3. 从第三个方程里消掉 x1。 用方程 3 加上 4×4\times(方程 1):

    (−4x1+6x2+2x3)+4(x1−3x2+4x3)=4+4(−4)(-4x_1+6x_2+2x_3)+4(x_1-3x_2+4x_3)=4+4(-4)
    −6x2+18x3=−12⟹x2−3x3=2.-6x_2+18x_3=-12\quad\Longrightarrow\quad x_2-3x_3=2.

  4. 解降阶后的二元方程组。 由 x2=2+3x3x_2=2+3x_3 代入 2x2−5x3=42x_2-5x_3=4:

    2(2+3x3)−5x3=4 ⟹ 4+x3=4 ⟹ x3=0,2(2+3x_3)-5x_3=4\ \Longrightarrow\ 4+x_3=4\ \Longrightarrow\ x_3=0,

    于是 x2=2x_2=2。

  5. 回代求 x1。 用方程 1:

    x1=−4+3x2−4x3=−4+6−0=2.x_1=-4+3x_2-4x_3=-4+6-0=2.

  6. 代回三个原方程逐一验算。 2−6+0=−42-6+0=-4 ✓;6−14+0=−86-14+0=-8 ✓;−8+12+0=4-8+12+0=4 ✓。系数行列式等于 6≠06\neq 0,所以 (x1,x2,x3)=(2,2,0)(x_1,x_2,x_3)=(2,2,0) 是唯一解。

Answer

(x1,x2,x3)=(2,2,0)(x_1,x_2,x_3)=(2,2,0)

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