Exercicis de Sistemes equivalents

Escriu un sistema d'equacions lineals amb 5 incògnites i 3 equacions, i usant les 5 regles per separat crea sistemes equivalents.

Veure desenvolupament i solució

Desenvolupament:

En primer lloc escrivim un sistema de 5 incògnites i només 3 equacions: $$$\left\{ \begin{array} {rcl} 2x+3y-z+u-2v & = & 1 \\ x-3y+2z-8+2v &=& -1 \\ -2x+y-2z-u+2v &=& 3 \end{array}\right.$$$

o també el podem escriure mitjançant la seva forma matricial: $$$\begin{pmatrix} 2 & 3 & -1 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix}$$$

1) És trivial: $$$2x+3y-z+u-2v=1$$$ $$$(2x+3y-z+u-2v)+\fbox{$$3x-2$$}=1+\fbox{$$3x-2$$}$$$

2) Multipliquem una fila per un nombre diferent de zero: $$$\begin{pmatrix} 2 & 3 & -1 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} \Rightarrow 5\cdot fila1 \Rightarrow \begin{pmatrix} 10 & 15 & -5 & 5 & -10 & | & 5 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$$ i obtenim un sistema equivalent

3) Ara sumem fila2 a la fila1 per obtenir un sistema equivalent: $$$\begin{pmatrix} 2 & 3 & -1 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} \Rightarrow fila1+fila2 \Rightarrow \begin{pmatrix} 3 & 0 & -1 & 2 & -1 & | & 0 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$$

4) Ara sumem a la fila1 una combinació lineal de les files 2 i 3 per obtenir un sistema equivalent: $$$\begin{pmatrix} 2 & 3 & -1 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} \Rightarrow fila1-2\cdot fila2+fila3 \Rightarrow \begin{pmatrix} -2 & 10 & -7 & -2 & -2 & | & 6 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$$

5) Finalment un simple canvi d'ordre també ens dóna un sistema equivalent $$$\begin{pmatrix} 2 & 3 & -1 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} \Rightarrow col2 \leftrightarrow col3 \Rightarrow \begin{pmatrix} 2 & -1 & 3 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & 2 & -3 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & -2 & 1 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$$

Solució:

1) Trivial

2) $$\begin{pmatrix} 10 & 15 & -5 & 5 & -10 & | & 5 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix}$$

3) $$\begin{pmatrix} 3 & 0 & -1 & 2 & -1 & | & 0 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$

4) $$\begin{pmatrix} -2 & 10 & -7 & -2 & -2 & | & 6 \\ 1 & -3 & 2 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & 1 & -2 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix}$$

5) $$\begin{pmatrix} 2 & -1 & 3 & 1 & -2 & | & 1 \\ 1 & 2 & -3 & 1 & 1 & | & -1 \\ -2 & -2 & 1 & -1 & 2 & | & 3 \end{pmatrix} $$

Amagar desenvolupament i solució
Veure teoria