与えられた連立一次方程式に解が存在しないことを確認します。 連立方程式は以下の通りです。 $ \begin{cases} x + 2y + 6z = -3 \\ x + 2y + z = 1 \\ 2x + 4y + 3z = 1 \end{cases} $

代数学連立一次方程式ガウスの消去法解の存在線形代数
2025/7/3

1. 問題の内容

与えられた連立一次方程式に解が存在しないことを確認します。
連立方程式は以下の通りです。
\begin{cases}
x + 2y + 6z = -3 \\
x + 2y + z = 1 \\
2x + 4y + 3z = 1
\end{cases}

2. 解き方の手順

連立方程式の解の存在を調べるために、ガウスの消去法を用いるか、行列式を用いる方法があります。ここではガウスの消去法(掃き出し法)を用いて解が存在しないことを示します。
まず、1番目の式から2番目の式を引きます。
(x+2y+6z)(x+2y+z)=31(x + 2y + 6z) - (x + 2y + z) = -3 - 1
5z=45z = -4
z=45z = -\frac{4}{5}
次に、1番目の式と2番目の式をそれぞれ2倍して、3番目の式と比較してみます。1番目の式を2倍すると、
2x+4y+12z=62x + 4y + 12z = -6
2番目の式を2倍すると、
2x+4y+2z=22x + 4y + 2z = 2
これらの式と3番目の式 2x+4y+3z=12x + 4y + 3z = 1 を見ると、xxyyの係数が全て同じです。
ここで、2番目の式から1番目の式を引くと、
(x+2y+z)(x+2y+6z)=1(3)(x + 2y + z) - (x + 2y + 6z) = 1 - (-3)
5z=4-5z = 4
z=45z = -\frac{4}{5}
次に、3番目の式から2番目の式を2倍したものを引くと、
(2x+4y+3z)2(x+2y+z)=12(1)(2x + 4y + 3z) - 2(x + 2y + z) = 1 - 2(1)
z=1z = -1
ここでz=45z = -\frac{4}{5}z=1z = -1が得られたので、これは矛盾しています。したがって、この連立方程式は解を持ちません。

3. 最終的な答え

この連立方程式には解が存在しません。

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