与えられた連立一次方程式 $3x + 2y - z = 3$ $4x - 5y + 3z = 15$ $x + 6y - 9z = -1$ を、拡大係数行列を用いて解く問題です。ヒントとして、行基本変形の操作がいくつか与えられています。

代数学連立一次方程式拡大係数行列行基本変形線形代数
2025/6/8

1. 問題の内容

与えられた連立一次方程式
3x+2yz=33x + 2y - z = 3
4x5y+3z=154x - 5y + 3z = 15
x+6y9z=1x + 6y - 9z = -1
を、拡大係数行列を用いて解く問題です。ヒントとして、行基本変形の操作がいくつか与えられています。

2. 解き方の手順

まず、連立一次方程式を拡大係数行列の形で表します。
(3213453151691)\begin{pmatrix} 3 & 2 & -1 & | & 3 \\ 4 & -5 & 3 & | & 15 \\ 1 & 6 & -9 & | & -1 \end{pmatrix}
ヒント[1]より、1行目と3行目を入れ替えます。
(1691453153213)\begin{pmatrix} 1 & 6 & -9 & | & -1 \\ 4 & -5 & 3 & | & 15 \\ 3 & 2 & -1 & | & 3 \end{pmatrix}
ヒント[2]より、1行目を-4倍して2行目に足し、1行目を-3倍して3行目に足します。
(16910293919016266)\begin{pmatrix} 1 & 6 & -9 & | & -1 \\ 0 & -29 & 39 & | & 19 \\ 0 & -16 & 26 & | & 6 \end{pmatrix}
ヒント[3]より、3行目を12-\frac{1}{2}倍します。
(1691029391908133)\begin{pmatrix} 1 & 6 & -9 & | & -1 \\ 0 & -29 & 39 & | & 19 \\ 0 & 8 & -13 & | & -3 \end{pmatrix}
ヒント[4]より、3行目を3倍して2行目に足します。
(16910501008133)\begin{pmatrix} 1 & 6 & -9 & | & -1 \\ 0 & -5 & 0 & | & 10 \\ 0 & 8 & -13 & | & -3 \end{pmatrix}
ヒント[5]より、2行目を15-\frac{1}{5}倍します。
(1691010208133)\begin{pmatrix} 1 & 6 & -9 & | & -1 \\ 0 & 1 & 0 & | & -2 \\ 0 & 8 & -13 & | & -3 \end{pmatrix}
2行目より、y=2y = -2 が求まります。
次に、2行目を-6倍して1行目に足し、2行目を-8倍して3行目に足します。
(109110102001313)\begin{pmatrix} 1 & 0 & -9 & | & 11 \\ 0 & 1 & 0 & | & -2 \\ 0 & 0 & -13 & | & 13 \end{pmatrix}
3行目を113-\frac{1}{13}倍します。
(1091101020011)\begin{pmatrix} 1 & 0 & -9 & | & 11 \\ 0 & 1 & 0 & | & -2 \\ 0 & 0 & 1 & | & -1 \end{pmatrix}
3行目を9倍して1行目に足します。
(100201020011)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & | & 2 \\ 0 & 1 & 0 & | & -2 \\ 0 & 0 & 1 & | & -1 \end{pmatrix}
よって、x=2,y=2,z=1x = 2, y = -2, z = -1 となります。

3. 最終的な答え

x=2x = 2
y=2y = -2
z=1z = -1

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