接下来以解四元一次方程组:{2a+3b+d=-4; 2b+2c+3d=-7; a+c+d=0; a+2b-c+3d=-12}为例,来讲解如何利用最简形矩阵解线性方程组,以及如何将矩阵转化为行最简形矩阵。这个方程组的系数构成的矩阵是:[2,3,0,1,-4; 0,2,2,3,-7; 1,0,1,1,0;1,2,-1,3,-12].
首先交换第1行和第3行,使第一行第一列的元素为1,得到:[1,0,1,1,0; 0,2,2,3,-7; 2,3,0,1,-4;1,2,-1,3,-12].
然后第3行减第1行乘以2,第4行减第1行,把第一列除了第一个元素之外,都化为0,得到:[1,0,1,1,0; 0,2,2,3,-7; 0,3,-2,-1,-4;0,2,-2,2,-12].
接下来可以用第2行乘以二分之一把第二行第二列的元素化为1,也可以用第2行减第4行乘以二分之一。因为前者会产生分数,造成运算的麻烦,所以选择后者,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,3,-2,-1,-4;0,2,-2,2,-12].
用第3行减第2行乘以3,第4行减第2行乘以2,将第二列除了第二个元素之外,都化为0,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,-11,-7,-1;0,0,-8,-2,-10].
第3行除以-11,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,7/11,1/11;0,0,-8,-2,-10].
第4行加第3行乘以8,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,7/11,1/11;0,0,0,34/11,-102/11].
第4行乘以11/34,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,7/11,10/11;0,0,0,1,-3].
第3行减第4行乘7/11,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,0,2;0,0,0,1,-3].
第2行减第3行乘3再减第4行乘2,得到:[1,0,1,1,0; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,0,2;0,0,0,1,-3].
最后第1行减第3行再减第4行,就得到最简形矩阵:[1,0,0,0,1; 0,1,3,2,-1; 0,0,1,0,2;0,0,0,1,-3].
由此可以得到原方程组的解为:{a=1,b=-1,c=2,d=-3}.
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