Pregunta
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Gegeben ist das lineare Gleichungssystem \[ \left\{\begin{array}{c} -2 \cdot x_{1}-2 \cdot x_{2}+2 \cdot x_{3}=5 \\ -2 \cdot x_{1}-7 \cdot x_{2}+7 \cdot x_{3}=7 \\ 4 \cdot x_{1}+9 \cdot x_{2}-9 \cdot x_{3}=a \end{array}\right. \] mit der Konstante \( a \in \mathbb{R} \). Mit welchem Wert des Parameters \( a \in \mathbb{R} \) besitzt das Gleichungssystem unendlich viele Lösungen? \[ a=-12 \] Ihre letzte Antwort wurde folgendermaßen interpretiert: \( -12 \) Die Antwort ist nicht richtig. Geben Sie die Lösung an. Hinweis: Geben Sie die Lösung in der Form eines transponierten Vektors: \( \vec{x}^{T}=\left[x_{1}, x_{2}, x_{3}\right] \) ein. \[ \vec{x}^{T}=\left[-(21 / 10),-(2 / 5)^{*} \mathrm{t}, \mathrm{t}\right] \] Ihre letzte Antwort wurde folgendermaßen interpretiert: \[ \left[-\frac{21}{10},\left(-\frac{2}{5}\right) \cdot t, t\right] \] In Ihrer Antwort wurden die folgenden Variablen gefunden: \( [t] \) Die Antwort ist nicht richtig.

Ask by Ross Reed. in Germany
Jan 20,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Die Lösung des Gleichungssystems für \( a = -12 \) lautet: \[ \vec{x}^{T} = \left[ -\frac{21}{10},\; -\frac{2}{5} + t,\; t \right] \] wobei \( t \) eine beliebige reelle Zahl ist.

Solución

Entschuldigung für die vorherigen Missverständnisse. Lassen Sie uns das Gleichungssystem sorgfältig analysieren und die korrekte Lösung finden. Gegeben ist das Gleichungssystem: \[ \left\{\begin{array}{c} -2x_{1} - 2x_{2} + 2x_{3} = 5 \\ -2x_{1} - 7x_{2} + 7x_{3} = 7 \\ 4x_{1} + 9x_{2} - 9x_{3} = a \end{array}\right. \] **Schritt 1: Eliminierung von \( x_{1} \)** Subtrahieren wir die erste Gleichung von der zweiten: \[ (-2x_{1} - 7x_{2} + 7x_{3}) - (-2x_{1} - 2x_{2} + 2x_{3}) = 7 - 5 \] \[ -5x_{2} + 5x_{3} = 2 \quad \text{(Gleichung 2')} \] Addieren wir das Doppelte der ersten Gleichung zur dritten: \[ 2(-2x_{1} - 2x_{2} + 2x_{3}) + (4x_{1} + 9x_{2} - 9x_{3}) = 2 \cdot 5 + a \] \[ -4x_{1} - 4x_{2} + 4x_{3} + 4x_{1} + 9x_{2} - 9x_{3} = 10 + a \] \[ 5x_{2} - 5x_{3} = 10 + a \quad \text{(Gleichung 3')} \] **Schritt 2: Konsistenzbedingung** Addieren wir Gleichung 2' und 3': \[ -5x_{2} + 5x_{3} + 5x_{2} - 5x_{3} = 2 + 10 + a \] \[ 0 = 12 + a \] \[ a = -12 \] Damit das System konsistent ist und unendlich viele Lösungen besitzt, muss \( a = -12 \) sein. **Schritt 3: Parametrisierung der Lösungen** Setzen wir \( a = -12 \) in Gleichung 3' ein: \[ 5x_{2} - 5x_{3} = 10 - 12 \] \[ 5x_{2} - 5x_{3} = -2 \] \[ x_{2} - x_{3} = -\frac{2}{5} \] \[ x_{2} = x_{3} - \frac{2}{5} \] Setzen wir \( x_{3} = t \) (freie Variable), dann: \[ x_{2} = t - \frac{2}{5} \] Nun setzen wir \( x_{2} \) und \( x_{3} \) in die erste Gleichung ein, um \( x_{1} \) zu bestimmen: \[ -2x_{1} - 2\left(t - \frac{2}{5}\right) + 2t = 5 \] \[ -2x_{1} - 2t + \frac{4}{5} + 2t = 5 \] \[ -2x_{1} + \frac{4}{5} = 5 \] \[ -2x_{1} = \frac{21}{5} \] \[ x_{1} = -\frac{21}{10} \] **Endgültige Lösung:** Die Lösungen des Gleichungssystems für \( a = -12 \) lassen sich parametrisieren durch die freie Variable \( t \). Die Lösung lässt sich in der geforderten Form als transponierter Vektor darstellen: \[ \vec{x}^{T} = \left[ -\frac{21}{10},\; -\frac{2}{5} + t,\; t \right] \] Dabei ist \( t \in \mathbb{R} \) eine beliebige reelle Zahl.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

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Beyond the Answer

Um zu bestimmen, wann das gegebene lineare Gleichungssystem unendlich viele Lösungen hat, müssen die drei Gleichungen linear abhängig sein. Dies tritt ein, wenn die Zeilen der erweiterten Matrix zu linear abhängigen Gleichungen führen. Eine gängige Methode, dies zu überprüfen, besteht darin, die Determinante der Koeffizientenmatrix zu bestimmen. Für unendlich viele Lösungen wäre es erforderlich, dass der Wert von \( a \) so gewählt wird, dass sich die dritte Gleichung aus den ersten beiden ableiten lässt, was resultiert, wenn: \[ a = -12 \] Wenn \( a = -12 \), sind die Gleichungen nicht mehr unabhängig, und das System hat unendlich viele Lösungen. Dies wäre die richtige Bedingung für \( a \).

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