卡在這題?用 AI 解開它
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解聯立方程式 100a + 10b + c = 5.9、400a + 20b + c = 8.4、900a + 30b + c = 10.4,求 a、b、c。

Question

解出 aa、bb 與 cc:

100a+10b+c=5.9,400a+20b+c=8.4,900a+30b+c=10.4.100a+10b+c=5.9,\qquad 400a+20b+c=8.4,\qquad 900a+30b+c=10.4.

Step-by-step solution

  1. 動手硬解之前先看出結構。 這些係數正是 x=10,20,30x=10,20,30 處的 x2x^{2}、xx、11,所以這個系統其實就是「讓 y=ax2+bx+cy=ax^{2}+bx+c 通過 (10,5.9)(10,5.9)、(20,8.4)(20,8.4)、(30,10.4)(30,10.4)」。因為三式中 cc 的係數都是 11,把相鄰兩式相減就能立刻把它消掉。

  2. 用第二式減第一式。

    (400−100)a+(20−10)b=8.4−5.9  ⟹  300a+10b=2.5  ⟹  30a+b=0.25.(400-100)a+(20-10)b=8.4-5.9\;\Longrightarrow\;300a+10b=2.5\;\Longrightarrow\;30a+b=0.25.

  3. 用第三式減第二式。

    (900−400)a+(30−20)b=10.4−8.4  ⟹  500a+10b=2  ⟹  50a+b=0.2.(900-400)a+(30-20)b=10.4-8.4\;\Longrightarrow\;500a+10b=2\;\Longrightarrow\;50a+b=0.2.

    這兩個化簡後的式子只差在 aa 的係數,所以再減一次就能解出 aa。

  4. 先解 aa,再解 bb,最後解 cc。

    (50a+b)−(30a+b)=0.2−0.25  ⟹  20a=−0.05  ⟹  a=−0.0025.(50a+b)-(30a+b)=0.2-0.25\;\Longrightarrow\;20a=-0.05\;\Longrightarrow\;a=-0.0025.

    代入 30a+b=0.2530a+b=0.25:−0.075+b=0.25-0.075+b=0.25,所以 b=0.325b=0.325。把兩者一起代入原本的第一式:−0.25+3.25+c=5.9-0.25+3.25+c=5.9,所以 c=2.9c=2.9。

  5. 驗證三個式子。 取 a=−0.0025a=-0.0025、b=0.325b=0.325、c=2.9c=2.9:100(−0.0025)+10(0.325)+2.9=−0.25+3.25+2.9=5.9100(-0.0025)+10(0.325)+2.9=-0.25+3.25+2.9=5.9 ✓;400(−0.0025)+20(0.325)+2.9=−1+6.5+2.9=8.4400(-0.0025)+20(0.325)+2.9=-1+6.5+2.9=8.4 ✓;900(−0.0025)+30(0.325)+2.9=−2.25+9.75+2.9=10.4900(-0.0025)+30(0.325)+2.9=-2.25+9.75+2.9=10.4 ✓。用線性代數的常式解同一個系統,得到的也是 (−0.0025, 0.325, 2.9)(-0.0025,\,0.325,\,2.9)。aa 為負代表配適出的拋物線開口向下,這與資料先上升 2.52.5、接著只上升 2.02.0 的情形一致。

Answer

a=−0.0025,b=0.325,c=2.9a=-0.0025,\quad b=0.325,\quad c=2.9

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