与えられた連立一次方程式を掃き出し法を用いて解く問題です。連立一次方程式は以下の通りです。 $2x - 3y - z = -2$ $x + y + z = 3$ $4x - y - 5z = 0$

代数学連立一次方程式掃き出し法ガウスの消去法線形代数
2025/7/11

1. 問題の内容

与えられた連立一次方程式を掃き出し法を用いて解く問題です。連立一次方程式は以下の通りです。
2x3yz=22x - 3y - z = -2
x+y+z=3x + y + z = 3
4xy5z=04x - y - 5z = 0

2. 解き方の手順

掃き出し法(ガウスの消去法)を用いて、連立一次方程式を解きます。
まず、与えられた方程式を行列で表現します。
$\begin{bmatrix}
2 & -3 & -1 & -2 \\
1 & 1 & 1 & 3 \\
4 & -1 & -5 & 0
\end{bmatrix}$
1行目と2行目を入れ替えます。
$\begin{bmatrix}
1 & 1 & 1 & 3 \\
2 & -3 & -1 & -2 \\
4 & -1 & -5 & 0
\end{bmatrix}$
2行目を(2行目 - 2 * 1行目)で更新します。
$\begin{bmatrix}
1 & 1 & 1 & 3 \\
0 & -5 & -3 & -8 \\
4 & -1 & -5 & 0
\end{bmatrix}$
3行目を(3行目 - 4 * 1行目)で更新します。
$\begin{bmatrix}
1 & 1 & 1 & 3 \\
0 & -5 & -3 & -8 \\
0 & -5 & -9 & -12
\end{bmatrix}$
3行目を(3行目 - 2行目)で更新します。
$\begin{bmatrix}
1 & 1 & 1 & 3 \\
0 & -5 & -3 & -8 \\
0 & 0 & -6 & -4
\end{bmatrix}$
これで上三角行列になりました。後ろから解いていきます。
3行目より、6z=4-6z = -4 なので z=23z = \frac{2}{3}
2行目より、5y3z=8-5y - 3z = -8
5y323=8-5y - 3 * \frac{2}{3} = -8
5y2=8-5y - 2 = -8
5y=6-5y = -6
y=65y = \frac{6}{5}
1行目より、x+y+z=3x + y + z = 3
x+65+23=3x + \frac{6}{5} + \frac{2}{3} = 3
x=36523x = 3 - \frac{6}{5} - \frac{2}{3}
x=451518151015=1715x = \frac{45}{15} - \frac{18}{15} - \frac{10}{15} = \frac{17}{15}

3. 最終的な答え

x=1715x = \frac{17}{15}
y=65y = \frac{6}{5}
z=23z = \frac{2}{3}

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