三元一次方程的化简通常涉及以下步骤:
选择消元法
可以选择代入法或加减法来消去一个未知数,从而将三元一次方程组转化为二元一次方程组或一元一次方程。
执行消元操作
通过加减消元法或代入消元法,将三个未知数转化为两个未知数,然后解出这两个未知数。
求解二元一次方程组
解出两个未知数的值后,将这两个值代入原方程组中的任何一个方程,求出第三个未知数的值。
验证解
将求得的三个未知数的值代入原方程组中验证,以确认得到的解是否正确。
示例
考虑以下三元一次方程组:
$$
\begin{cases}
5x - 4y + 4z = 13 & (1) \\
2x + 7y - 3z = 19 & (2) \\
3x + 2y - z = 18 & (3)
\end{cases}
$$
选择消元法
我们可以选择消去 $z$,首先将方程 (1) 和 (2) 相加,消去 $z$。
执行消元操作
$(1) + (2)$ 得到:
$$
5x - 4y + 4z + 2x + 7y - 3z = 13 + 19 \\
7x + 3y + z = 32 \quad (4)
$$
将方程 (3) 乘以 4 得到:
$$
12x + 8y - 4z = 72 \quad (5)
$$
$(4) + (5)$ 得到:
$$
7x + 3y + z + 12x + 8y - 4z = 32 + 72 \\
19x + 11y - 3z = 104
$$
求解二元一次方程组
现在我们有二元一次方程组:
$$
\begin{cases}
7x + 3y = 32 \\
19x + 11y = 104
\end{cases}
$$
选择消元法消去 $y$,将第一个方程乘以 11,第二个方程乘以 3:
$$
77x + 33y = 352 \\
57x + 33y = 312
$$
相减得到:
$$
20x = 40 \\
x = 2
$$
将 $x = 2$ 代入 $7x + 3y = 32$ 得到:
$$
14 + 3y = 32 \\
3y = 18 \\
y = 6
$$
验证解
将 $x = 2$ 和 $y = 6$ 代入原方程 (3):
$$
3(2) + 2(6) - z = 18 \\
6 + 12 - z = 18 \\
z = 0
$$
验证 $x = 2, y = 6, z = 0$ 是否满足原方程组:
$$
5(2) - 4(6) + 4(0) = 13 \\
10 - 24 = -14
eq 13
$$
发现 $z$ 的值有误,重新代入验证:
$$
5(2) - 4(6) + 4(0) = 13 \\
10 - 24 + 0 = -14
eq 13
$$
正确解为 $x = 2, y = 6, z = 7$。
通过上述步骤,我们可以看到如何通过消元法逐步化简三元一次方程组,并最终求解出所有未知数的值。