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Algebra · real student question

解方程组 a + b + c = 100,600a + c = 1200,600b + 599c = 0。

Question

解下面的方程组

{a+b+c=100600a+c=1200600b+599c=0\begin{cases}a+b+c=100\\ 600a+c=1200\\ 600b+599c=0\end{cases}

Step-by-step solution

  1. 挑最容易消的那个变量。 第二个方程里只有 aa 和 cc,用它把 cc 表示成 aa 的式子,一个分数都不会出现:

    c=1200−600ac=1200-600a

    从项数最少的方程入手,后面的算术量能小很多。

  2. 代入第三个方程,把 bb 也用 aa 表示出来。

    600b+599(1200−600a)=0 ⟹ 600b+718800−359400a=0600b+599(1200-600a)=0\ \Longrightarrow\ 600b+718800-359400a=0

    600b=359400a−718800 ⟹ b=599a−1198600b=359400a-718800\ \Longrightarrow\ b=599a-1198

    359400359400 和 718800718800 都能被 600600 整除,所以 bb 依然是一个精确的一次式。

  3. 把两者一起代进第一个方程。

    a+(599a−1198)+(1200−600a)=100a+(599a-1198)+(1200-600a)=100

  4. 看着 aa 全部消失。 合并含 aa 的项:1+599−600=01+599-600=0。合并常数项:−1198+1200=2-1198+1200=2。于是方程化为

    2=1002=100

    这是假的。而且没有任何 aa 能挽救它,因为 aa 已经不在式子里了。

  5. 把这个矛盾解读对。 变量消光之后剩下一个假命题,说明这个方程组是矛盾的:完全无解。(如果剩下的是 0=00=0 这样的真命题,结论就正好相反——有无穷多解。)从几何上看,这三个平面没有公共点。

  6. 代具体数值验一下。 取 a=2a=2:则 c=1200−1200=0c=1200-1200=0,b=1198−1198=0b=1198-1198=0,第二、第三个方程都成立,但 a+b+c=2≠100a+b+c=2\neq 100。取 a=1a=1:c=600c=600,b=−599b=-599,同样有 a+b+c=2a+b+c=2。不管 aa 取什么,这个和都被钉死在 22 上,与前面代数推出的结论完全一致。

Answer

无解:该方程组是矛盾的。\text{无解:该方程组是矛盾的。}

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