4.6E：练习

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$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

练习成就完美

为方程组编写增强矩阵

在以下练习中，将每个线性方程组写成增强矩阵。

ⓐ$\left\{ \begin{array} {l} 3x−y=−1\\ 2y=2x+5\end{array} \right.$
ⓑ$\left\{ \begin{array} {l} 4x+3y=−2\\ x−2y−3z=7 \\ 2x−y+2z=−6 \end{array} \right.$

ⓐ$\left\{ \begin{array} {l} 2x+4y=−5\\ 3x−2y=2\end{array} \right.$
ⓑ$\left\{ \begin{array} {l} 3x−2y−z=−2\\ −2x+y=5 \\ 5x+4y+z=−1 \end{array} \right.$

回答: ⓐ$\left[ \begin{matrix} 2 &4 &−5 \\ 3 &−2 &2 \end{matrix} \right]$
ⓑ$\left[ \begin{matrix} 3 &−2 &−1 &−2 \\ −2 &1 &0 &5 \\ 5 &4 &1 &−1 \end{matrix} \right]$

ⓐ$\left\{ \begin{array} {l} 3x−y=−4 \\ 2x=y+2 \end{array} \right.$
ⓑ$\left\{ \begin{array} {l} x−3y−4z=−2 \\ 4x+2y+2z=5 \\ 2x−5y+7z=−8 \end{array} \right.$

ⓐ$\left\{ \begin{array} {l} 2x−5y=−3 \\ 4x=3y−1 \end{array} \right.$
ⓑ$\left\{ \begin{array} {l} 4x+3y−2z=−3 \\ −2x+y−3z=4 \\ −x−4y+5z=−2 \end{array} \right.$

回答: ⓐ$\left[ \begin{matrix} 2 &−5 &−3 \\ 4 &−3 &−1 \end{matrix} \right]$
ⓑ$\left[ \begin{matrix} 4 &3 &−2 &−3 \\ −2 &1 &−3 &4 \\ −1 &−4 &5 &−2 \end{matrix} \right]$

写出与增强矩阵对应的方程组。

$\left[ \begin{array} {cc|c} 2 &−1 &4 \\ 1 &−3 &2 \end{array} \right]$

$\left[ \begin{array} {cc|c} 2 &−4 &-2 \\ 3 &−3 &-1 \end{array} \right]$

回答: $\left\{ \begin{array} {l} 2x−4y=−2 \\ 3x−3y=−1 \end{array} \right.$

$\left[ \begin{array} {ccc|c} 1 &0 &−3 &-1 \\ 1 &−2 &0 &-2 \\ 0 &−1 &2 &3 \end{array} \right]$

$\left[ \begin{array} {ccc|c} 2 &−2 &0 &-1 \\ 0 &2 &−1 &2 \\ 3 &0 &−1 &-2 \end{array} \right]$

回答: $\left\{ \begin{array} {l} 2x−2y=−1 \\ 2y−z=2 \\ 3x−z=−2 \end{array} \right.$

在矩阵上使用行运算

在以下练习中，对增强矩阵执行指定的运算。

$\left[ \begin{array} {cc|c} 6 &−4 &3 \\ 3 &−2 &1 \end{array} \right]$

ⓐ 互换第 1 行和第 2 行

ⓑ 将第 2 行乘以 3

$\left[ \begin{array} {cc|c} 4 &−6 &-3 \\ 3 &2 &1 \end{array} \right]$

ⓐ 互换第 1 行和第 2 行

ⓑ 将第 1 行乘以 4

回答: ⓐ$\left[ \begin{matrix} 3 &2 &1 \\ 4 &−6 &−3 \end{matrix} \right]$
ⓑ$\left[ \begin{matrix} 12 &8 &4 \\ 4 &−6 &−3 \end{matrix} \right]$
ⓒ$\left[ \begin{matrix} 12 &8 &4 \\ 24 &−10 &−5 \end{matrix} \right]$

$\left[ \begin{array} {ccc|c} 4 &−12 &−8 &16 \\ 4 &−2 &−3 &-1 \\ −6 &2 &−1 &-1 \end{array} \right]$

$\left[ \begin{array} {ccc|c} 6 &−5 &2 &3 \\ 2 &1 &−4 &5 \\ 3 &−3 &1 &-1 \end{array} \right]$

回答: ⓐ$\left[ \begin{matrix} 2 &1 &−4 &5 \\ 6 &−5 &2 &3 \\ 3 &−3 &1 &−1 \end{matrix} \right]$
ⓑ$\left[ \begin{matrix} 2 &1 &−4 &5 \\ 6 &−5 &2 &3 \\ 3 &−3 &1 &−1 \end{matrix} \right]$
ⓒ$\left[ \begin{matrix} 2 &1 &−4 &5 \\ 6 &−5 &2 &3 \\ −4 &7 &−6 &7 \end{matrix} \right]$

执行所需的行运算，使第 2 行中的第一个条目在增强矩阵中为零：$\left[ \begin{array} {cc|c} 1 &2 &5 \\ −3 &−4 &-1 \end{array} \right]$

执行所需的行运算，使第 2 行和第 3 行中的第一个条目在增强矩阵中为零：$\left[ \begin{array} {ccc|c} 1 &−2 &3 &-4 \\ 3 &−1 &−2 &5 \\ 2 &−3 &−4 &1 \end{array} \right]$

回答: $\left[ \begin{matrix} 1 &−2 &3 &−4 \\ 0 &5 &−11 &17 \\ 0 &1 &−10 &7 \end{matrix} \right]$

使用矩阵求解方程组

在以下练习中，使用矩阵求解每个方程组。

$\left\{ \begin{array} {l} 2x+y=2 \\ x−y=−2 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 3x+y=2 \\ x−y=2 \end{array} \right.$

回答: $(1,−1)$

$\left\{ \begin{array} {l} −x+2y=−2 \\ x+y=−4 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} −2x+3y=3 \\ x+3y=12 \end{array} \right.$

回答: $(3,3)$

在以下练习中，使用矩阵求解每个方程组。

$\left\{ \begin{array} {l} 2x−3y+z=19 \\ −3x+y−2z=−1 \\ 5x+y+z=0 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 2x−y+3z=−3 \\ −x+2y−z=10 \\ x+y+z=5 \end{array} \right.$

回答: $(−2,5,2)$

$\left\{ \begin{array} {l} 2x−6y+z=3 \\ 3x+2y−3z=2 \\ 2x+3y−2z=3 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 4x−3y+z=7 \\ 2x−5y−4z=3 \\ 3x−2y−2z=−7 \end{array} \right.$

回答: $(−3,−5,4)$

$\left\{ \begin{array} {l} x+2z=0 \\ 4y+3z=−2 \\ 2x−5y=3 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 2x+5y=4 \\ 3y−z=3 \\ 4x+3z=−3 \end{array} \right.$

回答: $(−3,2,3)$

$\left\{ \begin{array} {l} 2y+3z=−1 \\ 5x+3y=−6 \\ 7x+z=1 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 3x−z=−3 \\ 5y+2z=−6 \\ 4x+3y=−8 \end{array} \right.$

回答: $(−2,0,−3)$

$\left\{ \begin{array} {l} 2x+3y+z=1 \\ 2x+y+z=9 \\ 3x+4y+2z=20 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} x+2y+6z=5 \\ −x+y−2z=3 \\ x−4y−2z=1 \end{array} \right.$

回答: 没有解决办法

$\left\{ \begin{array} {l} x+2y−3z=−1 \\ x−3y+z=1 \\ 2x−y−2z=2 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} 4x−3y+2z=0 \\ −2x+3y−7z=1 \\ 2x−2y+3z=6 \end{array} \right.$

回答: 没有解决办法

$\left\{ \begin{array} {l} x−y+2z=−4 \\ 2x+y+3z=2 \\ −3x+3y−6z=12 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} −x−3y+2z=14 \\ −x+2y−3z=−4 \\ 3x+y−2z=6 \end{array} \right.$

回答: 无限多的解$(x,y,z)$哪里$x=12z+4;\space y=12z−6;\space z$是任何实数

$\left\{ \begin{array} {l} x+y−3z=−1 \\ y−z=0 \\ −x+2y=1 \end{array} \right.$

$\left\{ \begin{array} {l} x+2y+z=4 \\ x+y−2z=3 \\ −2x−3y+z=−7 \end{array} \right.$

回答: 无限多的解$(x,y,z)$哪里$x=5z+2;\space y=−3z+1;\space z$是任何实数

写作练习

$\left\{ \begin{array} {l} 3x+y=1 \\ 2x=y−8 \end{array} \right.$通过替换求解方程组，并用文字解释所有步骤。

回答: 答案会有所不同。

自检

ⓐ 完成练习后，使用这份清单来评估你对本节目标的掌握程度。

$此表有 4 列 5 行和一个标题行。标题行在一些帮助下自信地标记了我能做到的每一列，不，我不明白。第一列包含以下语句：为方程组编写增强矩阵、在矩阵上使用行运算、使用矩阵求解方程组、为方程组写增强矩阵、在矩阵上使用行运算。其余列为空白。$