Answer on Question #78495 – Math – Linear Algebra
Question
Apply the Gaussian elimination process to determine values of λ \lambda λ for which the following linear system is consistent:
x − 3 y + 4 = 0 3 x − 2 y = λ y = 6 − 2 x \begin{array}{l}
x - 3y + 4 = 0 \\
3x - 2y = \lambda \\
y = 6 - 2x \\
\end{array} x − 3 y + 4 = 0 3 x − 2 y = λ y = 6 − 2 x
Solution
x − 3 y + 4 = 0 3 x − 2 y = λ y = 6 − 2 x \begin{array}{l}
x - 3y + 4 = 0 \\
3x - 2y = \lambda \\
y = 6 - 2x \\
\end{array} x − 3 y + 4 = 0 3 x − 2 y = λ y = 6 − 2 x x − 3 y = − 4 3 x − 2 y = λ 2 x + y = 6 \begin{array}{l}
x - 3y = -4 \\
3x - 2y = \lambda \\
2x + y = 6 \\
\end{array} x − 3 y = − 4 3 x − 2 y = λ 2 x + y = 6
Augmented matrix
( 1 − 3 − 4 3 − 2 λ 2 1 6 ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
3 & -2 & \lambda \\
2 & 1 & 6 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 3 2 − 3 − 2 1 − 4 λ 6 ⎠ ⎞ ( 1 − 3 − 4 3 − 2 λ 2 1 6 ) → R 2 − ( 3 ) R 1 ( 1 − 3 − 4 0 7 λ + 12 2 1 6 ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
3 & -2 & \lambda \\
2 & 1 & 6 \\
\end{pmatrix}
\xrightarrow{R_2 - (3)R_1} \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & \lambda + 12 \\
2 & 1 & 6 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 3 2 − 3 − 2 1 − 4 λ 6 ⎠ ⎞ R 2 − ( 3 ) R 1 ⎝ ⎛ 1 0 2 − 3 7 1 − 4 λ + 12 6 ⎠ ⎞ ( 1 − 3 − 4 0 7 λ + 12 2 1 6 ) → R 3 − ( 2 ) R 1 ( 1 − 3 − 4 0 7 λ + 12 0 7 14 ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & \lambda + 12 \\
2 & 1 & 6 \\
\end{pmatrix}
\xrightarrow{R_3 - (2)R_1} \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & \lambda + 12 \\
0 & 7 & 14 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 2 − 3 7 1 − 4 λ + 12 6 ⎠ ⎞ R 3 − ( 2 ) R 1 ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 7 7 − 4 λ + 12 14 ⎠ ⎞ ( 1 − 3 − 4 0 7 λ + 12 0 7 14 ) → R 3 − R 2 ( 1 − 3 − 4 0 7 λ + 12 0 0 2 − λ ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & \lambda + 12 \\
0 & 7 & 14 \\
\end{pmatrix}
\xrightarrow{R_3 - R_2} \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & \lambda + 12 \\
0 & 0 & 2 - \lambda \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 7 7 − 4 λ + 12 14 ⎠ ⎞ R 3 − R 2 ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 7 0 − 4 λ + 12 2 − λ ⎠ ⎞
The following linear system is consistent if
2 − λ = 0 ⇒ λ = 2 2 - \lambda = 0 \Rightarrow \lambda = 2 2 − λ = 0 ⇒ λ = 2
Then
( 1 − 3 − 4 0 7 14 0 0 0 ) → R 2 / 7 ( 1 − 3 − 4 0 1 2 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 7 & 14 \\
0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix}
\xrightarrow{R_2/7} \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 1 & 2 \\
0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 7 0 − 4 14 0 ⎠ ⎞ R 2 /7 ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 1 0 − 4 2 0 ⎠ ⎞ ( 1 − 3 − 4 0 1 2 0 0 0 ) → R 1 + ( 3 ) R 2 ( 1 0 2 0 1 2 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1 & -3 & -4 \\
0 & 1 & 2 \\
0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix}
\xrightarrow{R_1 + (3)R_2} \begin{pmatrix}
1 & 0 & 2 \\
0 & 1 & 2 \\
0 & 0 & 0 \\
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 − 3 1 0 − 4 2 0 ⎠ ⎞ R 1 + ( 3 ) R 2 ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 2 2 0 ⎠ ⎞
The solution is x = 2 , y = 2 x = 2, y = 2 x = 2 , y = 2 .
Answer: the system is consistent if λ = 2 \lambda = 2 λ = 2 , then x = y = 2 x = y = 2 x = y = 2 .
Answer provided by https://www.AssignmentExpert.com