(i) 對於哪些 $a$ 和 $b$ 的值,下列線性方程組有無限多個解?
$2x + 3y = 7$
$(a – b)x + (a + b)y = 3a + b – 2$。
(ii) 對於哪個 $k$ 值,下列線性方程組無解?
$(2k – 1)x + (k – 1)y = 2k + 1$。
待辦事項:
我們需要求解
(i) $a$、$b$ 的值,以及給定的線性方程組是否具有無限多個解。
(ii) $k$ 的值,以及給定的線性方程組對是否無解。
解答
(i) 給定的方程組為:$2x + 3y = 7$ ..... $(i)$
$(a - b)x + (a + b)y = 3a + b - 2$ ..... $(ii)$
它有無限多個解
這意味著:
$\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} = \frac{c_1}{c_2}$
$\Rightarrow \frac{2}{a - b} = \frac{3}{a + b} = \frac{7}{3a + b - 2}$
$\frac{2}{a - b} = \frac{3}{a + b}$
$\Rightarrow 2(a + b) = 3(a - b)$
$\Rightarrow 2a + 2b = 3a - 3b$
$\Rightarrow a - 5b = 0$
$\Rightarrow a = 5b$ ..... $(iii)$
現在,$\frac{3}{a + b} = \frac{7}{3a + b - 2}$
$\Rightarrow 7a + 7b = 9a + 3b - 6$
$\Rightarrow 2a - 4b = 6$
$\Rightarrow a - 2b = 3$
$\Rightarrow 5b - 2b = 3$
$\Rightarrow 3b = 3$
$\Rightarrow b = 1$
$\therefore a = 5 \times 1 = 5$ [因為根據 $(iii)$ 式 $a = 5b$]
因此,$a = 5$ 且 $b = 1$。
$3x + y = 1$
$(2k – 1)x + (k – 1)y = 2k + 1$
二元一次方程組的標準形式是 $a_{1}x + b_{1}y + c_{1} = 0$ 和 $a_{2}x + b_{2}y - c_{2} = 0$。
將給定的方程組與標準形式的方程組進行比較,我們有:
$a_1 = 3, b_1 = 1, c_1 = -1$ 和 $a_2 = (2k - 1), b_2 = k - 1, c_2 = -(2k + 1)$
上述方程組無解的條件是
$\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} \ne \frac{c_1}{c_2}$
因此,
$\frac{3}{2k - 1} = \frac{1}{k - 1} \ne \frac{-1}{-(2k + 1)}$
$3(k - 1) = 1(2k - 1)$ 且 $1(2k + 1) \ne 1(k - 1)$
$3k - 3 = 2k - 1$ 且 $2k + 1 \ne k - 1$
$3k - 2k = -1 + 3$ 且 $2k - k \ne -1 - 1$
$k = 2$ 且 $k \ne -2$
給定方程組無解的 $k$ 值是 $k = 2$ 且 $k \ne -2$。