与えられた連立一次方程式を掃き出し法(基本変形)を用いて解く問題です。方程式は以下の通りです。 $x + 2y + z = 2$ $2x + 3y + 2z = 4$ $6x + 5y + 6z = 12$

代数学連立一次方程式線形代数掃き出し法行列
2025/7/26

1. 問題の内容

与えられた連立一次方程式を掃き出し法(基本変形)を用いて解く問題です。方程式は以下の通りです。
x+2y+z=2x + 2y + z = 2
2x+3y+2z=42x + 3y + 2z = 4
6x+5y+6z=126x + 5y + 6z = 12

2. 解き方の手順

まず、与えられた連立一次方程式を行列で表現します。
(121232656)(xyz)=(2412)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 \\ 2 & 3 & 2 \\ 6 & 5 & 6 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 4 \\ 12 \end{pmatrix}
次に、拡大係数行列を作成します。
(1212232465612)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 & | & 2 \\ 2 & 3 & 2 & | & 4 \\ 6 & 5 & 6 & | & 12 \end{pmatrix}
掃き出し法を用いて、この行列を階段行列に変形していきます。
まず、2行目から1行目の2倍を引きます。
(1212010065612)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 & | & 2 \\ 0 & -1 & 0 & | & 0 \\ 6 & 5 & 6 & | & 12 \end{pmatrix}
次に、3行目から1行目の6倍を引きます。
(121201000700)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 & | & 2 \\ 0 & -1 & 0 & | & 0 \\ 0 & -7 & 0 & | & 0 \end{pmatrix}
次に、2行目に-1をかけます。
(121201000700)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 & | & 2 \\ 0 & 1 & 0 & | & 0 \\ 0 & -7 & 0 & | & 0 \end{pmatrix}
次に、3行目に2行目の7倍を加えます。
(121201000000)\begin{pmatrix} 1 & 2 & 1 & | & 2 \\ 0 & 1 & 0 & | & 0 \\ 0 & 0 & 0 & | & 0 \end{pmatrix}
最後に、1行目から2行目の2倍を引きます。
(101201000000)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 & | & 2 \\ 0 & 1 & 0 & | & 0 \\ 0 & 0 & 0 & | & 0 \end{pmatrix}
この行列は、以下の連立方程式に対応します。
x+z=2x + z = 2
y=0y = 0
0=00 = 0
したがって、y=0y = 0 であり、x=2zx = 2 - z となります。zzは任意の値を取ることができます。

3. 最終的な答え

解は x=2zx = 2 - z, y=0y = 0, z=zz = z (zは任意の実数) となります。
つまり、
x=2tx = 2 - t
y=0y = 0
z=tz = t
(ただし、tt は任意の実数)

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