1. Let
c 1 u ⃗ 1 + c 2 u ⃗ 2 + c 3 u ⃗ 3 = 0 c_1\vec u_1+c_2\vec u_2+c_3\vec u_3=0 c 1 u 1 + c 2 u 2 + c 3 u 3 = 0
Then
3 c 1 + 2 c 2 + c 3 = 0 3c_1+2c_2+c_3=0 3 c 1 + 2 c 2 + c 3 = 0
4 c 1 − c 2 + 6 c 3 = 0 4c_1-c_2+6c_3=0 4 c 1 − c 2 + 6 c 3 = 0
3 c 2 − 8 c 3 = 0 3c_2-8c_3=0 3 c 2 − 8 c 3 = 0
c 1 + 5 c 2 − 2 c 3 = 0 c_1+5c_2-2c_3=0 c 1 + 5 c 2 − 2 c 3 = 0
( 3 2 1 0 4 − 1 6 0 0 3 − 8 0 1 5 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
3 & 2 & 1 & 0\\
4 & -1 & 6 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
1 & 5 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 3 4 0 1 2 − 1 3 5 1 6 − 8 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 3 R_1=\dfrac{R_1}{3} R 1 = 3 R 1
( 1 2 / 3 1 / 3 0 4 − 1 6 0 0 3 − 8 0 1 5 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 2/3 & 1/3 & 0\\
4 & -1 & 6 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
1 & 5 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 4 0 1 2/3 − 1 3 5 1/3 6 − 8 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 4 R 1 R_2=R_2-4R_1 R 2 = R 2 − 4 R 1
( 1 2 / 3 1 / 3 0 0 − 11 / 3 14 / 3 0 0 3 − 8 0 1 5 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 2/3 & 1/3 & 0\\
0 & -11/3 & 14/3 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
1 & 5 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 1 2/3 − 11/3 3 5 1/3 14/3 − 8 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − R 1 R_4=R_4-R_1 R 4 = R 4 − R 1
( 1 2 / 3 1 / 3 0 0 − 11 / 3 14 / 3 0 0 3 − 8 0 0 13 / 3 − 7 / 3 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 2/3 & 1/3 & 0\\
0 & -11/3 & 14/3 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
0 & 13/3 & -7/3 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 2/3 − 11/3 3 13/3 1/3 14/3 − 8 − 7/3 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = − 3 11 R 2 R_2=-\dfrac{3}{11}R_2 R 2 = − 11 3 R 2
( 1 2 / 3 1 / 3 0 0 1 − 14 / 11 0 0 3 − 8 0 0 13 / 3 − 7 / 3 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 2/3 & 1/3 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
0 & 13/3 & -7/3 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 2/3 1 3 13/3 1/3 − 14/11 − 8 − 7/3 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − 2 R 2 3 R_1=R_1-\dfrac{2R_2}{3} R 1 = R 1 − 3 2 R 2
( 1 0 13 / 11 0 0 1 − 14 / 11 0 0 3 − 8 0 0 13 / 3 − 7 / 3 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 13/11 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 3 & -8& 0 \\
0 & 13/3 & -7/3 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 3 13/3 13/11 − 14/11 − 8 − 7/3 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 3 R 2 R_3=R_3-3R_2 R 3 = R 3 − 3 R 2
( 1 0 13 / 11 0 0 1 − 14 / 11 0 0 0 − 46 / 11 0 0 13 / 3 − 7 / 3 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 13/11 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 0 & -46/11 & 0 \\
0 & 13/3 & -7/3 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 13/3 13/11 − 14/11 − 46/11 − 7/3 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − 13 R 2 3 R_4=R_4-\dfrac{13R_2}{3} R 4 = R 4 − 3 13 R 2
( 1 0 13 / 11 0 0 1 − 14 / 11 0 0 0 − 46 / 11 0 0 0 35 / 11 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 13/11 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 0 & -46/11 & 0 \\
0 & 0 & 35/11 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 13/11 − 14/11 − 46/11 35/11 0 0 0 0 ⎠ ⎞
R 3 = − 11 R 3 46 R_3=-\dfrac{11R_3}{46} R 3 = − 46 11 R 3
( 1 0 13 / 11 0 0 1 − 14 / 11 0 0 0 1 0 0 0 35 / 11 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 13/11 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 35/11 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 13/11 − 14/11 1 35/11 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − 13 R 3 11 R_1=R_1-\dfrac{13R_3}{11} R 1 = R 1 − 11 13 R 3
( 1 0 0 0 0 1 − 14 / 11 0 0 0 1 0 0 0 35 / 11 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & -14/11 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 35/11 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 − 14/11 1 35/11 0 0 0 0 ⎠ ⎞
R 2 = R 2 + 14 R 3 11 R_2=R_2+\dfrac{14R_3}{11} R 2 = R 2 + 11 14 R 3
( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 35 / 11 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 35/11 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 35/11 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − 35 R 3 11 R_4=R_4-\dfrac{35R_3}{11} R 4 = R 4 − 11 35 R 3
( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ c 1 = c 2 = c 3 = 0 c_1=c_2=c_3=0 c 1 = c 2 = c 3 = 0
The vectors are linear independent (L.I.).
2. Let
c 1 v ⃗ 1 + c 2 v ⃗ 2 + c 3 v ⃗ 3 + c 4 v ⃗ 4 = 0 c_1\vec v_1+c_2\vec v_2+c_3\vec v_3+c_4\vec v_4=0 c 1 v 1 + c 2 v 2 + c 3 v 3 + c 4 v 4 = 0
Then
2 c 1 + 7 c 4 = 0 2c_1+7c_4=0 2 c 1 + 7 c 4 = 0
2 c 1 + 8 c 4 = 0 2c_1+8c_4=0 2 c 1 + 8 c 4 = 0
2 c 1 + 9 c 4 = 0 2c_1+9c_4=0 2 c 1 + 9 c 4 = 0
2 c 1 + c 3 = 0 2c_1+c_3=0 2 c 1 + c 3 = 0 ( 2 0 0 7 0 2 0 0 8 0 2 0 0 9 0 2 0 1 0 0 ) \begin{pmatrix}
2 & 0 & 0 & 7 & 0\\
2 & 0 & 0 & 8 & 0\\
2 & 0 & 0 & 9 & 0 \\
2 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 1 7 8 9 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 2 R_1=\dfrac{R_1}{2} R 1 = 2 R 1
( 1 0 0 7 / 2 0 2 0 0 8 0 2 0 0 9 0 2 0 1 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
2 & 0 & 0 & 8 & 0\\
2 & 0 & 0 & 9 & 0 \\
2 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 1 7/2 8 9 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 − 2 R 1 R_2=R_2-2R_1 R 2 = R 2 − 2 R 1
( 1 0 0 7 / 2 0 0 0 0 1 0 2 0 0 9 0 2 0 1 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0\\
2 & 0 & 0 & 9 & 0 \\
2 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 1 7/2 1 9 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 2 R 1 R_3=R_3-2R_1 R 3 = R 3 − 2 R 1
( 1 0 0 7 / 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 2 0 1 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0\\
0 & 0 & 0 & 2 & 0 \\
2 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 1 7/2 1 2 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − 2 R 1 R_4=R_4-2R_1 R 4 = R 4 − 2 R 1
( 1 0 0 7 / 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 − 7 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0\\
0 & 0 & 0 & 2 & 0 \\
0 & 0 & 1 & -7 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 7/2 1 2 − 7 0 0 0 0 ⎠ ⎞ Swap rows 2 and 4
( 1 0 0 7 / 2 0 0 0 1 − 7 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
0 & 0 & 1 & -7 & 0\\
0 & 0 & 0 & 2 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 7/2 − 7 2 1 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 2 R_3=\dfrac{R_3}{2} R 3 = 2 R 3
( 1 0 0 7 / 2 0 0 0 1 − 7 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 7/2 & 0\\
0 & 0 & 1 & -7 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 7/2 − 7 1 1 0 0 0 0 ⎠ ⎞
R 1 = R 1 − 7 R 3 2 R_1=R_1-\dfrac{7R_3}{2} R 1 = R 1 − 2 7 R 3
( 1 0 0 0 0 0 0 1 − 7 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 & 0\\
0 & 0 & 1 & -7 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 − 7 1 1 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + 7 R 3 R_2=R_2+7R_3 R 2 = R 2 + 7 R 3
( 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 & 0\\
0 & 0 & 1 & 0 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − R 3 R_4=R_4-R_3 R 4 = R 4 − R 3
( 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0 & 0\\
0 & 0 & 1 & 0 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞
c 1 = c 3 = c 4 = 0 , c 2 ∈ R c_1=c_3=c_4=0, c_2\in \R c 1 = c 3 = c 4 = 0 , c 2 ∈ R
The vectors are linear dependent (L.D.).
3. Let
c 1 w ⃗ 1 + c 2 w ⃗ 2 + c 3 w ⃗ 3 = 0 c_1\vec w_1+c_2\vec w_2+c_3\vec w_3=0 c 1 w 1 + c 2 w 2 + c 3 w 3 = 0
Then
6 c 1 + 2 c 2 − 4 c 3 = 0 6c_1+2c_2-4c_3=0 6 c 1 + 2 c 2 − 4 c 3 = 0
2 c 2 − 4 c 3 = 0 2c_2-4c_3=0 2 c 2 − 4 c 3 = 0
− c 1 + 5 c 2 − 4 c 3 = 0 -c_1+5c_2-4c_3=0 − c 1 + 5 c 2 − 4 c 3 = 0
3 c 1 − 4 c 3 = 0 3c_1-4c_3=0 3 c 1 − 4 c 3 = 0 ( 6 2 − 4 0 0 2 − 4 0 − 1 5 − 4 0 3 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
6 & 2 & -4 & 0\\
0 & 2 & -4 & 0 \\
-1 & 5 & -4& 0 \\
3 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 6 0 − 1 3 2 2 5 0 − 4 − 4 − 4 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 6 R_1=\dfrac{R_1}{6} R 1 = 6 R 1
( 1 1 / 3 − 2 / 3 0 0 2 − 4 0 − 1 5 − 4 0 3 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/3 & -2/3 & 0\\
0 & 2 & -4 & 0 \\
-1 & 5 & -4& 0 \\
3 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 − 1 3 1/3 2 5 0 − 2/3 − 4 − 4 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 + R 1 R_3=R_3+R_1 R 3 = R 3 + R 1
( 1 1 / 3 − 2 / 3 0 0 2 − 4 0 0 16 / 3 − 14 / 3 0 3 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/3 & -2/3& 0\\
0 & 2 & -4 & 0 \\
0 & 16/3 & -14/3 & 0 \\
3 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 3 1/3 2 16/3 0 − 2/3 − 4 − 14/3 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 − 3 R 1 R_4=R_4-3R_1 R 4 = R 4 − 3 R 1
( 1 1 / 3 − 2 / 3 0 0 2 − 4 0 0 16 / 3 − 14 / 3 0 0 − 1 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/3 & -2/3& 0\\
0 & 2 & -4 & 0 \\
0 &16/3 & -14/3 & 0 \\
0 & -1 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1/3 2 16/3 − 1 − 2/3 − 4 − 14/3 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 2 R_2=\dfrac{R_2}{2} R 2 = 2 R 2
( 1 1 / 3 − 2 / 3 0 0 1 − 2 0 0 16 / 3 − 14 / 3 0 0 − 1 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 1/3 & -2/3& 0\\
0 & 1 & -2 & 0 \\
0 &16/3 & -14/3 & 0 \\
0 & -1 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1/3 1 16/3 − 1 − 2/3 − 2 − 14/3 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 1 = R 1 − R 2 3 R_1=R_1-\dfrac{R_2}{3} R 1 = R 1 − 3 R 2
( 1 0 0 0 0 1 − 2 0 0 16 / 3 − 14 / 3 0 0 − 1 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & -2 & 0 \\
0 &16/3 & -14/3 & 0 \\
0 & -1 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 16/3 − 1 0 − 2 − 14/3 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 3 = R 3 − 16 R 2 3 R_3=R_3-\dfrac{16R_2}{3} R 3 = R 3 − 3 16 R 2
( 1 0 0 0 0 1 − 2 0 0 0 6 0 0 − 1 − 2 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & -2 & 0 \\
0 & 0 & 6 & 0 \\
0 & -1 & -2 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 − 1 0 − 2 6 − 2 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 + R 2 R_4=R_4+R_2 R 4 = R 4 + R 2
( 1 0 0 0 0 1 − 2 0 0 0 6 0 0 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & -2 & 0 \\
0 & 0 & 6 & 0 \\
0 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 − 2 6 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞
R 3 = R 3 6 R_3=\dfrac{R_3}{6} R 3 = 6 R 3
( 1 0 0 0 0 1 − 2 0 0 0 1 0 0 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & -2 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 − 2 1 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 2 = R 2 + 2 R 3 R_2=R_2+2R_3 R 2 = R 2 + 2 R 3
( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 − 4 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & -4 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 − 4 0 0 0 0 ⎠ ⎞ R 4 = R 4 + 4 R 3 R_4=R_4+4R_3 R 4 = R 4 + 4 R 3
( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ⎠ ⎞ c 1 = c 2 = c 3 = 0 c_1=c_2=c_3=0 c 1 = c 2 = c 3 = 0
The vectors are linear independent (L.I.).
Comments