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 = -1 \\ x - 2y + 3z = 8 \\ x + 3y - 2z = -7 \end{cases} $

代数学連立一次方程式線形代数不定解代入法
2025/5/17

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。
\begin{cases}
x + y = -1 \\
x - 2y + 3z = 8 \\
x + 3y - 2z = -7
\end{cases}

2. 解き方の手順

まず、1番目の式から xxyy で表します。
x=1yx = -1 - y
これを2番目と3番目の式に代入します。
2番目の式に代入すると、
(1y)2y+3z=8(-1 - y) - 2y + 3z = 8
3y+3z=9-3y + 3z = 9
y+z=3-y + z = 3
3番目の式に代入すると、
(1y)+3y2z=7(-1 - y) + 3y - 2z = -7
2y2z=62y - 2z = -6
yz=3y - z = -3
ここで、
y+z=3-y + z = 3
yz=3y - z = -3
という2つの式が得られました。
y+z=3-y + z = 3 を式(4)
yz=3y - z = -3 を式(5) とします。
式(4)と式(5)を足し合わせると
(y+z)+(yz)=3+(3)(-y + z) + (y - z) = 3 + (-3)
0=00 = 0
となります。これはzzを1つのパラメータで表すことができることを意味します。
式(4)より、 z=y+3z = y + 3 となります。
x=1yx = -1 - yでしたので、x,y,zx, y, zyy を用いて表せました。
x=1yx = -1 - y
z=y+3z = y + 3
これを2番目の式に代入すると、
(1y)2y+3(y+3)=8(-1 - y) - 2y + 3(y + 3) = 8
1y2y+3y+9=8-1 - y - 2y + 3y + 9 = 8
8=88 = 8
これも恒等式です。 yyを任意の値として、zzxxがそれに応じて決まることを示しています。
したがって、この連立方程式は不定解を持ちます。

3. 最終的な答え

この連立方程式は不定解を持ち、yy をパラメータとして解を記述できます。
x=1yx = -1 - y
z=y+3z = y + 3
yy は任意の実数。
したがって、解は (x,y,z)=(1y,y,y+3)(x, y, z) = (-1 - y, y, y + 3)yy は任意の実数)です。

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