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”。
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