Processing math: 100%

martes, 17 de marzo de 2015

Ejercicio de álgebra lineal. Sistemas de ecuaciones lineales. ( artículo escrito en catalán )

Enunciat:
Sabem que \{x=2,y=1,z=-1\} és la solució del sistema compatible determinat
    \left.\begin{matrix}a\,x &+ &b\,y&+&c\,z&=&a+c \\ b\,x &- &y&+&b\,z&=&a-b-c\\ c\,x &- &b\,y&+&2\,z&=&b \\ \end{matrix}\right\}
Calculeu el valor dels paràmetes a, b i c.

Solució:
Substituint les variables pels seus valors ( de la solució ) arribem al següent sistema d'equacions
    \left.\begin{matrix}2\,a &+ &b&-&c&=&a+c \\ 2\,b &- &1&-&b&=&a-b-c \\ 2\,c &- &b&-&2&=&b \\ \end{matrix}\right\}
i, ordenant i simplificant, queda
    \left.\begin{matrix}a &+ &b&-&2\,c&=&0 \\ a & -&2\,b &- &c&=&-1 \\ & &2\,b &- &2\,c&=&-2 \\ \end{matrix}\right\}
l'arreglem convenientment
    \left.\begin{matrix}a &+ &b&-&2\,c&=&0 \\ -a & +&2\,b &+ &c&=&1 \\ & &-b &+ &c&=&1 \\ \end{matrix}\right\}
i el reduïm fins obtenir la forma esglaonada ( pel mètode de Gauss ) fent les següents operacions elementals entre equacions:
    e_2 \leftarrow e_2+e_1
podem escriure
    \left.\begin{matrix}a &+ &b&-&2\,c&=&0 \\ & & 3\,b &- &c&=&1 \\ & & -b &+ &c&=&1 \\ \end{matrix}\right\}
i escollint la següent combinació entre la segona i la tercera
    e_3 \leftarrow 3\,e_3+e_2
arribem a
    \left.\begin{matrix}a &+ &b&-&2\,c&=&0 \\ & & 3\,b &- &c&=&1 \\ & & & &2\,c&=&4 \\ \end{matrix}\right\}

Un cop esglaonat, és clar que el el nombre d'equacions no nul·les és 3 i, doncs, totes tres equacions són linealment independents, per tant el rang del sistema d'equacions és 3, que coincideix amb el nombre d'incògnites; llavors, pel teorema de Rouché-Fröbenius, el sistema és compatible i determinat i, doncs, té solució única, que és la següent:
de la tercera equació, trobem el valor de b
    c=2
Posant aquest valor a la segona equació del sistema reduït
    3\,b-2=1 \Rightarrow b=1
i, finalment, posant els dos valors que hem trobat ( de c i b ) a la primera equació, determinem el valor de a:
    a=+1-2\cdot 2=0 \Rightarrow a=3
\square

[nota del autor]

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Gracias por tus comentarios