行列の計算例題（斉次形連立一次方程式）

　　　　　　　　　　


例題：次の斉次形連立一次方程式の解を求めよ。

\[ \left[\begin{array}{@{}rwr{20pt}wr{20pt}wr{20pt}@{}}1 & 3 & 0 & 1 \\ 1 & {-}1 & {-}2 & {-}2 \\ {-}1 & 1 & 2 & 2 \\ {-}1 & {-}3 & 0 & {-}1 \\ {-}2 & {-}2 & 2 & 1\end{array}\right]\,x\,=\,0 \]

解答

係数行列を簡約化する。\[ \left[\begin{array}{@{}rwr{20pt}wr{20pt}wr{20pt}@{}}1 & 3 & 0 & 1 \\ 1 & {-}1 & {-}2 & {-}2 \\ {-}1 & 1 & 2 & 2 \\ {-}1 & {-}3 & 0 & {-}1 \\ {-}2 & {-}2 & 2 & 1\end{array}\right]\ \to\ \left[\begin{array}{@{}rwr{20pt}wr{20pt}wr{20pt}@{}}1 & 0 & {-}3/2 & {-}5/4 \\ 0 & 1 & 1/2 & 3/4 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0\end{array}\right] \] \[ \begin{array}{l|cccc} 主成分を含む列 & 1&2\\\hline 主成分を含まない列 & 3&4\\\hline 主成分以外の成分 & \begin{array}{@{}r@{}}{-}3/2 \\ 1/2\end{array}&\begin{array}{@{}r@{}}{-}5/4 \\ 3/4\end{array}\end{array} \] 従って、解は \[ x=k_0\left[\begin{array}{@{}r@{}}{-}3 \\ 1 \\ {-}2 \\ 0\end{array}\right]+k_1\left[\begin{array}{@{}r@{}}{-}5 \\ 3 \\ 0 \\ {-}4\end{array}\right] \]