( 1 3 − 3 2 − 3 1 3 − 2 2 ) ( x y z ) = ( 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 3 & -3 \\
2 & -3 & 1 \\
3 & -2 & 2
\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}
x\\
y\\
z
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
0\\
0\\
0
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 3 3 − 3 − 2 − 3 1 2 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ x y z ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 0 0 0 ⎠ ⎞
Performing row operations on the matrix, we have
( 1 3 − 3 2 − 3 1 3 − 2 2 ) → R 31 ( − 3 ) R 21 ( − 2 ) ( 1 3 − 3 0 − 9 7 0 − 11 11 ) \begin{pmatrix}
1 & 3 & -3\\
2&-3&1\\
3&-2&2
\end{pmatrix}
\to^{R_{21}(-2)}_{R_{31}(-3)}
\begin{pmatrix}
1&3&-3\\
0&-9&7\\
0&-11&11
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 3 3 − 3 − 2 − 3 1 2 ⎠ ⎞ → R 31 ( − 3 ) R 21 ( − 2 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 3 − 9 − 11 − 3 7 11 ⎠ ⎞
→ R 2 ( − 1 9 ) ( 1 3 − 3 0 1 − 7 9 0 − 11 11 ) → R 32 ( 11 ) ( 1 3 − 3 0 1 − 7 9 0 0 22 9 ) \to R_2(\frac{-1}{9})
\begin{pmatrix}
1&3&-3\\
0&1&\frac{-7}{9}\\
0&-11&11
\end{pmatrix}
\to^{R_{32}(11)}
\begin{pmatrix}
1&3&-3\\
0&1&\frac{-7}{9}\\
0&0&\frac{22}{9}
\end{pmatrix} → R 2 ( 9 − 1 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 3 1 − 11 − 3 9 − 7 11 ⎠ ⎞ → R 32 ( 11 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 3 1 0 − 3 9 − 7 9 22 ⎠ ⎞
→ R 3 ( 9 22 ) ( 1 3 − 3 0 1 − 7 9 0 0 1 ) \to R_3(\frac{9}{22})
\begin{pmatrix}
1&3&-3\\
0&1&\frac{-7}{9}\\
0&0&1
\end{pmatrix} → R 3 ( 22 9 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 3 1 0 − 3 9 − 7 1 ⎠ ⎞
x + 3 y − 3 z = 0 y − 7 9 z = 0 z = 0 x+3y-3z=0\\
y-\frac{7}{9}z = 0\\
z=0 x + 3 y − 3 z = 0 y − 9 7 z = 0 z = 0
Therefore x=0,y=0, z=0. This is a trivial solution hence it is not a basis
Question B
( 1 1 1 1 2 3 − 1 1 3 4 0 2 ) ( x y z w ) = ( 0 0 0 ) \begin{pmatrix} 1&1&1&1\\ 2&3&-1&1\\ 3&4&0&2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x\\y\\z\\w \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0\\0 \\ 0 \end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 3 1 3 4 1 − 1 0 1 1 2 ⎠ ⎞ ⎝ ⎛ x y z w ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 0 0 0 ⎠ ⎞
The matrix of the coefficient is
( 1 1 1 1 2 3 − 1 1 3 4 0 2 ) → R 31 ( − 3 ) R 21 ( − 2 ) ( 1 1 1 1 0 1 − 3 − 1 0 1 − 3 − 1 ) → R 32 ( − 1 ) ( 1 1 1 1 0 1 − 3 − 1 0 0 0 0 ) \begin{pmatrix} 1&1&1&1\\ 2&3&-1&1\\ 3&4&0&2 \end{pmatrix} \to^{R_{21}(-2)}_{R_{31}(-3)} \begin{pmatrix} 1&1&1&1\\ 0&1&-3&-1\\ 0&1&-3&-1\end{pmatrix} \to^{R_{32}(-1)} \begin{pmatrix} 1&1&1&1\\ 0&1&-3&-1\\ 0&0&0&0\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 3 1 3 4 1 − 1 0 1 1 2 ⎠ ⎞ → R 31 ( − 3 ) R 21 ( − 2 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 1 1 1 1 − 3 − 3 1 − 1 − 1 ⎠ ⎞ → R 32 ( − 1 ) ⎝ ⎛ 1 0 0 1 1 0 1 − 3 0 1 − 1 0 ⎠ ⎞
x + y + z + w = 0 y − 3 z − w = 0 x+y+z+w=0\\ y-3z-w=0 x + y + z + w = 0 y − 3 z − w = 0
Let z = a , w = b z=a, w=b z = a , w = b where a , b ∈ R a,b \in \mathbb{R} a , b ∈ R
So, we have
y − 3 a − b = 0 y = 3 a + b x = − y − z − w x = − ( 3 a + b ) − a − b x = − 4 a − 2 b ∴ x = − 4 a − 2 b , y = 3 a + b , z = a , w = b ( x , y , z , w ) = a ( − 4 , 3 , 1 , 0 ) + b ( − 2 , 1 , 0 , 1 ) y-3a-b=0 \\ y = 3a+b \\ x = -y-z-w \\ x= -(3a+b) -a-b \\ x= -4a-2b\\ \therefore x = -4a-2b, y = 3a+b , z =a, w=b \\ (x,y,z,w) = a(-4,3,1,0)+b(-2,1,0,1) y − 3 a − b = 0 y = 3 a + b x = − y − z − w x = − ( 3 a + b ) − a − b x = − 4 a − 2 b ∴ x = − 4 a − 2 b , y = 3 a + b , z = a , w = b ( x , y , z , w ) = a ( − 4 , 3 , 1 , 0 ) + b ( − 2 , 1 , 0 , 1 )
So a basis for the system is {(-4,3,1,0),(-2,1,0,1)}
Comments