(a)
∣ 1 p q r 2 1 q r p 2 1 p r q 2 ∣ = ( p − q ) ( q − r ) ( p − r ) ( p + q + r ) \begin{vmatrix}
1 & pq & r^2 \\
1 & qr & p^2\\
1 & pr & q^2
\end{vmatrix}= (p-q)(q-r)(p-r)(p+q+r) ∣ ∣ 1 1 1 pq q r p r r 2 p 2 q 2 ∣ ∣ = ( p − q ) ( q − r ) ( p − r ) ( p + q + r )
∣ 1 p q r 2 1 q r p 2 1 p r q 2 ∣ = ∣ q r p 2 p r q 2 ∣ − ∣ p q r 2 p r q 2 ∣ + ∣ p q r 2 q r p 2 ∣ = = q 3 r − p 3 r − p q 3 + p r 3 + p 3 q − q r 3 = ( q 3 r − p 3 r ) + ( p 3 q − p q 3 ) + ( p r 3 − q r 3 ) = = r ( q 3 − p 3 ) + p q ( p 2 − q 2 ) + r 3 ( p − q ) = − r ( p − q ) ( p 2 + p q + q 2 ) + p q ( p − q ) ( p + q ) + + r 3 ( p − q ) = ( p − q ) ( − r ( p 2 + p q + q 2 ) + p q ( p + q ) + r 3 ) = ( p − q ) ( − p 2 r − p q r − q 2 r + + p 2 q + p q 2 + r 3 ) = ( p − q ) ( ( p 2 q − p 2 r ) − ( q 2 r − r 3 ) + ( p q 2 − p q r ) ) = = ( p − q ) ( p 2 ( q − r ) − r ( q 2 − r 2 ) + p q ( q − r ) ) = ( p − q ) ( p 2 ( q − r ) − r ( q − r ) ( q + r ) + + p q ( q − r ) ) = ( p − q ) ( q − r ) ( p 2 − r ( q + r ) + p q ) = ( p − q ) ( q − r ) ( p 2 − r q − r 2 + p q ) = = ( p − q ) ( q − r ) ( ( p 2 − r 2 ) + ( p q − r q ) ) = ( p − q ) ( q − r ) ( ( p − r ) ( p + r ) + q ( p − r ) ) = = ( p − q ) ( q − r ) ( p − r ) ( p + q + r ) \begin{vmatrix}
1 & pq & r^2 \\
1 & qr & p^2\\
1 & pr & q^2
\end{vmatrix}=\begin{vmatrix}
qr & p^2 \\
pr & q^2 \\
\end{vmatrix}-\begin{vmatrix}
pq & r^2\\
pr & q^2
\end{vmatrix}+\begin{vmatrix}
pq & r^2\\
qr & p^2
\end{vmatrix}=\\
=q^3r-p^3r-pq^3+pr^3+p^3q-qr^3=(q^3r-p^3r)+(p^3q-pq^3)+(pr^3-qr^3)=\\
=r(q^3-p^3)+pq(p^2-q^2)+r^3(p-q)=-r(p-q)(p^2+pq+q^2)+pq(p-q)(p+q)+\\
+r^3(p-q)=(p-q)(-r(p^2+pq+q^2)+pq(p+q)+r3)=(p-q)(-p^2r-pqr-q^2r+\\
+p^2q+pq^2+r^3)=(p-q)((p^2q-p^2r)-(q^2r-r^3)+(pq^2-pqr))=\\
=(p-q)(p^2(q-r)-r(q^2-r^2)+pq(q-r))=(p-q)(p^2(q-r)-r(q-r)(q+r)+\\
+pq(q-r))=(p-q)(q-r)(p^2-r(q+r)+pq)=(p-q)(q-r)(p^2-rq-r^2+pq)=\\
=(p-q)(q-r)((p^2-r^2)+(pq-rq))=(p-q)(q-r)((p-r)(p+r)+q(p-r))=\\
=(p-q)(q-r)(p-r)(p+q+r) ∣ ∣ 1 1 1 pq q r p r r 2 p 2 q 2 ∣ ∣ = ∣ ∣ q r p r p 2 q 2 ∣ ∣ − ∣ ∣ pq p r r 2 q 2 ∣ ∣ + ∣ ∣ pq q r r 2 p 2 ∣ ∣ = = q 3 r − p 3 r − p q 3 + p r 3 + p 3 q − q r 3 = ( q 3 r − p 3 r ) + ( p 3 q − p q 3 ) + ( p r 3 − q r 3 ) = = r ( q 3 − p 3 ) + pq ( p 2 − q 2 ) + r 3 ( p − q ) = − r ( p − q ) ( p 2 + pq + q 2 ) + pq ( p − q ) ( p + q ) + + r 3 ( p − q ) = ( p − q ) ( − r ( p 2 + pq + q 2 ) + pq ( p + q ) + r 3 ) = ( p − q ) ( − p 2 r − pq r − q 2 r + + p 2 q + p q 2 + r 3 ) = ( p − q ) (( p 2 q − p 2 r ) − ( q 2 r − r 3 ) + ( p q 2 − pq r )) = = ( p − q ) ( p 2 ( q − r ) − r ( q 2 − r 2 ) + pq ( q − r )) = ( p − q ) ( p 2 ( q − r ) − r ( q − r ) ( q + r ) + + pq ( q − r )) = ( p − q ) ( q − r ) ( p 2 − r ( q + r ) + pq ) = ( p − q ) ( q − r ) ( p 2 − r q − r 2 + pq ) = = ( p − q ) ( q − r ) (( p 2 − r 2 ) + ( pq − r q )) = ( p − q ) ( q − r ) (( p − r ) ( p + r ) + q ( p − r )) = = ( p − q ) ( q − r ) ( p − r ) ( p + q + r )
( b ) ( 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) 2 1 ( R + 3 ) x ( R + 1 ) 2 1 ( R + 1 ) ( R + 3 ) x 2 ) i s a s i n g u l a r m a t r i x ⇒ (b)\begin{pmatrix}
1 & (R+1)x & (R+3)^2\\
1 & (R+3)x & (R+1)^2\\
1 & (R+1)(R+3) & x^2
\end{pmatrix} is \ a\ singular \ matrix \rArr ( b ) ⎝ ⎛ 1 1 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) x ( R + 1 ) ( R + 3 ) ( R + 3 ) 2 ( R + 1 ) 2 x 2 ⎠ ⎞ i s a s in gu l a r ma t r i x ⇒
∣ 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) 2 1 ( R + 3 ) x ( R + 1 ) 2 1 ( R + 1 ) ( R + 3 ) x 2 ∣ = 0 \begin{vmatrix}
1 & (R+1)x & (R+3)^2\\
1 & (R+3)x & (R+1)^2\\
1 & (R+1)(R+3) & x^2
\end{vmatrix}=0 ∣ ∣ 1 1 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) x ( R + 1 ) ( R + 3 ) ( R + 3 ) 2 ( R + 1 ) 2 x 2 ∣ ∣ = 0
∣ 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) 2 1 ( R + 3 ) x ( R + 1 ) 2 1 ( R + 1 ) ( R + 3 ) x 2 ∣ = ( ( R + 1 ) − x ) ( ( R + 3 ) − x ) ( ( R + 3 ) − ( R + 1 ) ) ( ( R + 1 ) + ( R + 3 ) + x ) = 2 ( R + 1 − x ) ( R + 3 − x ) ( 2 R + 4 + x ) = 0 x = R + 1 o r x = R + 3 o r x = − 2 R − 4 \begin{vmatrix}
1 & (R+1)x & (R+3)^2\\
1 & (R+3)x & (R+1)^2\\
1 & (R+1)(R+3) & x^2
\end{vmatrix}=((R+1)-x)((R+3)-x)((R+3)-(R+1))\\
((R+1)+(R+3)+x)=2(R+1-x)(R+3-x)(2R+4+x)=0\\
x=R+1 \ or\\
x=R+3 \ or\\
x=-2R-4 ∣ ∣ 1 1 1 ( R + 1 ) x ( R + 3 ) x ( R + 1 ) ( R + 3 ) ( R + 3 ) 2 ( R + 1 ) 2 x 2 ∣ ∣ = (( R + 1 ) − x ) (( R + 3 ) − x ) (( R + 3 ) − ( R + 1 )) (( R + 1 ) + ( R + 3 ) + x ) = 2 ( R + 1 − x ) ( R + 3 − x ) ( 2 R + 4 + x ) = 0 x = R + 1 or x = R + 3 or x = − 2 R − 4
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