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3. Choose \( y \) in order that the vectors \( \vec{a}=7 \hat{i}+y \hat{j}+\hat{k}, \vec{b}=3 \hat{i}+2 \hat{j}+\hat{k} \), \( \vec{c}=5 \hat{i}+3 \hat{j}+\hat{k} \) are linearly dependent.

Ask by Moran Lee. in Nigeria
Jan 22,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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\( y = 4 \)

Solución

To determine the value of \( y \) that makes the vectors \( \vec{a} = 7\hat{i} + y\hat{j} + \hat{k} \), \( \vec{b} = 3\hat{i} + 2\hat{j} + \hat{k} \), and \( \vec{c} = 5\hat{i} + 3\hat{j} + \hat{k} \) linearly dependent, we can use the concept of the determinant of a matrix formed by these vectors. ### Step 1: Form the Matrix Arrange the vectors as columns in a matrix: \[ \begin{pmatrix} 7 & 3 & 5 \\ y & 2 & 3 \\ 1 & 1 & 1 \end{pmatrix} \] ### Step 2: Calculate the Determinant For the vectors to be linearly dependent, the determinant of this matrix must be zero. \[ \text{Determinant} = 7 \begin{vmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} - 3 \begin{vmatrix} y & 3 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} + 5 \begin{vmatrix} y & 2 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} \] Calculate each 2x2 determinant: \[ \begin{vmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} = (2)(1) - (3)(1) = -1 \] \[ \begin{vmatrix} y & 3 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} = y(1) - 3(1) = y - 3 \] \[ \begin{vmatrix} y & 2 \\ 1 & 1 \end{vmatrix} = y(1) - 2(1) = y - 2 \] Substitute back into the determinant: \[ \text{Determinant} = 7(-1) - 3(y - 3) + 5(y - 2) = -7 - 3y + 9 + 5y - 10 \] Combine like terms: \[ -7 + 9 - 10 + (-3y + 5y) = -8 + 2y \] ### Step 3: Set the Determinant to Zero \[ -8 + 2y = 0 \implies 2y = 8 \implies y = 4 \] **Answer:** \( y = 4 \)

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Beyond the Answer

To determine the value of \( y \) for which the vectors \( \vec{a} \), \( \vec{b} \), and \( \vec{c} \) are linearly dependent, we can set up a condition based on the determinant of the matrix formed by the components of the vectors. The vectors are linearly dependent if the following determinant is zero: \[ \begin{vmatrix} 7 & y & 1 \\ 3 & 2 & 1 \\ 5 & 3 & 1 \end{vmatrix} = 0 \] Calculating this determinant: 1. Expanding the determinant using the first row: \[ = 7 \begin{vmatrix} 2 & 1 \\ 3 & 1 \end{vmatrix} - y \begin{vmatrix} 3 & 1 \\ 5 & 1 \end{vmatrix} + 1 \begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 5 & 3 \end{vmatrix} \] 2. Calculating the 2x2 determinants: \[ \begin{vmatrix} 2 & 1 \\ 3 & 1 \end{vmatrix} = (2)(1) - (1)(3) = 2 - 3 = -1 \] \[ \begin{vmatrix} 3 & 1 \\ 5 & 1 \end{vmatrix} = (3)(1) - (1)(5) = 3 - 5 = -2 \] \[ \begin{vmatrix} 3 & 2 \\ 5 & 3 \end{vmatrix} = (3)(3) - (2)(5) = 9 - 10 = -1 \] 3. Plugging these back into the determinant: \[ = 7(-1) - y(-2) + 1(-1) \] \[ = -7 + 2y - 1 \] \[ = 2y - 8 \] Setting the determinant equal to zero for linear dependence: \[ 2y - 8 = 0 \] 4. Solving for \( y \): \[ 2y = 8 \\ y = 4 \] Thus, the value of \( y \) that makes the vectors \( \vec{a} \), \( \vec{b} \), and \( \vec{c} \) linearly dependent is \( y = 4 \).

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