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Algebra · real student question

解方程组 x₁ − 3x₃ = 8,2x₁ + 2x₂ + 9x₃ = 7,x₂ + 5x₃ = −2。

Question

解方程组

x1−3x3=82x1+2x2+9x3=7x2+5x3=−2\begin{aligned}x_1-3x_3&=8\\ 2x_1+2x_2+9x_3&=7\\ x_2+5x_3&=-2\end{aligned}

Step-by-step solution

  1. 利用「缺变量」这个便利,而不是死磕消元。 第一个方程里没有 x2x_2,第三个方程里没有 x1x_1,所以这两个方程本身就已经把某个变量单独用 x3x_3 表示出来了。在这道题里,代入法比行变换省力得多。

  2. 从这两个稀疏方程里解出 x1 和 x2。

    x1=8+3x3,x2=−2−5x3.x_1=8+3x_3,\qquad x_2=-2-5x_3.

  3. 把两式一起代入剩下那个方程。

    2(8+3x3)+2(−2−5x3)+9x3=7.2(8+3x_3)+2(-2-5x_3)+9x_3=7.

  4. 展开并合并同类项。

    16+6x3−4−10x3+9x3=7 ⟹ 12+5x3=7 ⟹ x3=−1.16+6x_3-4-10x_3+9x_3=7\ \Longrightarrow\ 12+5x_3=7\ \Longrightarrow\ x_3=-1.

  5. 回代求另外两个未知量。

    x1=8+3(−1)=5,x2=−2−5(−1)=3.x_1=8+3(-1)=5,\qquad x_2=-2-5(-1)=3.

  6. 三个方程逐一验算。 5−3(−1)=5+3=85-3(-1)=5+3=8 ✓;2(5)+2(3)+9(−1)=10+6−9=72(5)+2(3)+9(-1)=10+6-9=7 ✓;3+5(−1)=−23+5(-1)=-2 ✓。系数行列式等于 −5≠0-5\neq 0,所以 (5,3,−1)(5,3,-1) 是唯一解。

Answer

(x1,x2,x3)=(5,3,−1)(x_1,x_2,x_3)=(5,3,-1)

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