對於哪些值 \( \lambda \),線性方程組 \( \lambda x+y=\lambda^{2} \) 和 \( x+\lambda y=1 \) 無解?


已知:

給定的方程組為

\( \lambda x+y=\lambda^{2} \) 和 \( x+\lambda y=1 \)

需要求解:

我們需要找到 $\lambda$ 的值,使得給定的方程組具有

(i) 無解。

(ii) 無限多個解

(iii) 唯一解

解答

給定的方程組可以寫成

$\lambda x + y -\lambda^2=0$

$x + \lambda y -1=0$

二元一次方程組的標準形式為 $a_{1} x+b_{1} y+c_{1}=0$ 和 $a_{2} x+b_{2} y-c_{2}=0$。

將給定的方程組與方程的標準形式進行比較,我們有:

$a_1=\lambda, b_1=1, c_1=-\lambda^2$ 和 $a_2=1, b_2=\lambda, c_2=-1$

(i) 上述方程組無解的條件是

$\frac{a_{1}}{a_{2}} \ =\frac{b_{1}}{b_{2}} ≠ \frac{c_{1}}{c_{2}} \ $

因此,

$\frac{\lambda}{1}=\frac{1}{\lambda}≠\frac{-\lambda^2}{-1}$

$\lambda=\frac{1}{\lambda}≠\lambda^2$

$\lambda=\frac{1}{\lambda}$ 且 $\frac{1}{\lambda}≠\lambda^2$

$\lambda \times \lambda=1$ 且 $\lambda^2 \times \lambda≠1$

$\lambda^2=1$ 且 $\lambda^3≠1$

$\lambda=1$ 或 $\lambda=-1$ 且 $\lambda≠1$

因此,

$\lambda=-1$

使得給定方程組無解的 $\lambda$ 的值為 $-1$。   

(ii) 上述方程組有無限多個解的條件是

$\frac{a_{1}}{a_{2}} \ =\frac{b_{1}}{b_{2}} = \frac{c_{1}}{c_{2}} \ $

因此,

$\frac{\lambda}{1}=\frac{1}{\lambda}=\frac{-\lambda^2}{-1}$

$\lambda=\frac{1}{\lambda}=\lambda^2$

$\lambda=\frac{1}{\lambda}$ 且 $\frac{1}{\lambda}=\lambda^2$

$\lambda \times \lambda=1$ 且 $\lambda^2 \times \lambda=1$

$\lambda^2=1$ 且 $\lambda^3=1$

$\lambda=1$ 或 $\lambda=-1$ 且 $\lambda=1$

因此,

$\lambda=1$

使得給定方程組有無限多個解的 $\lambda$ 的值為 $1$。   

(iii) 上述方程組有唯一解的條件是

$\frac{a_{1}}{a_{2}} \ ≠ \frac{b_{1}}{b_{2}} \ $

因此,

$\frac{\lambda}{1}≠ \frac{1}{\lambda}$

$\lambda≠ \frac{1}{\lambda}$

$\lambda \times \lambda≠ 1$

$\lambda^2≠ 1$

$\lambda≠ 1$ 或 $\lambda≠ -1$

因此,使得給定方程組有唯一解的 $\lambda$ 的值為“除 $-1$ 和 $1$ 外的所有實數”。

更新時間: 2022-10-10

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