与えられた連立一次方程式を解く問題です。 連立方程式は以下の通りです。 $\begin{cases} x + y + z = -1 \\ -x + 2y - z = 1 \\ -3x + 3y - 3z = 3 \end{cases}$

代数学連立一次方程式線形代数解の存在性
2025/5/1

1. 問題の内容

与えられた連立一次方程式を解く問題です。
連立方程式は以下の通りです。
{x+y+z=1x+2yz=13x+3y3z=3\begin{cases} x + y + z = -1 \\ -x + 2y - z = 1 \\ -3x + 3y - 3z = 3 \end{cases}

2. 解き方の手順

まず、3番目の式を-3で割ると、
xy+z=1x - y + z = -1
となります。
したがって、連立方程式は以下のようになります。
{x+y+z=1x+2yz=1xy+z=1\begin{cases} x + y + z = -1 \\ -x + 2y - z = 1 \\ x - y + z = -1 \end{cases}
1番目の式と3番目の式を足すと、
2x+2z=22x + 2z = -2
となり、両辺を2で割ると、
x+z=1x + z = -1
となります。
1番目の式から x+z=1x+z = -1 を引くと、
(x+y+z)(x+z)=1(1)(x + y + z) - (x + z) = -1 - (-1)
y=0y = 0
となります。
次に、2番目の式に y=0y = 0 を代入すると、
xz=1-x - z = 1
x+z=1x + z = -1
となります。
これは、x+z=1x+z=-1と同じ式なので、解が無数に存在することが分かります。
z=1xz = -1 - x を 1番目の式に代入すると、
x+y+(1x)=1x + y + (-1-x) = -1
x+01x=1x + 0 -1 - x = -1
1=1-1 = -1
となり、これは常に成り立ちます。
したがって、y=0y = 0 かつ x+z=1x + z = -1を満たす全ての xxzz が解となります。

3. 最終的な答え

解は y=0y = 0, x+z=1x+z = -1 を満たす全ての x,zx, z です。
つまり、
x=tx = t
y=0y = 0
z=1tz = -1 - t
ttは任意の実数)
と表せます。

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