Для решения системы уравнений методом Гаусса, давайте начнем с записи системы в виде матрицы, а затем поэтапно будем приводить её к ступенчатому виду.
Данная система уравнений:
- \( x - y - z = 3 \)
- \( 2x - y + z = 0 \)
- \( x - 2y - 2z = 1 \)
Сначала запишем коэффициенты в матричном виде:
\[ \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & | & 3 \\ 2 & -1 & 1 & | & 0 \\ 1 & -2 & -2 & | & 1 \end{pmatrix} \]
Теперь применим метод Гаусса, чтобы привести матрицу к ступенчатому виду.
- Уменьшим вторую строку, вычтя из неё 2 умноженную на первую строку:
\[ 2 - 2 \cdot 1 = 0 \\ -1 - 2 \cdot (-1) = 1 \\ 1 - 2 \cdot (-1) = 3 \\ 0 - 2 \cdot 3 = -6 \]
Получаем:
\[ \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & | & 3 \\ 0 & 1 & 3 & | & -6 \\ 1 & -2 & -2 & | & 1 \end{pmatrix} \]
- Уменьшим третью строку, вычитая из неё первую строку:
\[ 1 - 1 = 0 \\ -2 - (-1) = -1 \\ -2 - (-1) = -1 \\ 1 - 3 = -2 \]
Теперь матрица выглядит так:
\[ \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & | & 3 \\ 0 & 1 & 3 & | & -6 \\ 0 & -1 & -1 & | & -2 \end{pmatrix} \]
- Теперь добавим ко второй строке третью строку, чтобы исключить переменную y в третьей строке:
\[ 0 + 0 = 0 \\ 1 + (-1) = 0 \\ 3 + (-1) = 2 \\ -6 + (-2) = -8 \]
Получаем строку:
\[ \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & | & 3 \\ 0 & 1 & 3 & | & -6 \\ 0 & 0 & 2 & | & -8 \end{pmatrix} \]
- Теперь преобразуем последнюю строку:
\[ 0 = 0 \\ 0 = 0 \\ 2z = -8 \implies z = -4 \]
- Подставляем значение \( z = -4 \) во второе уравнение:
\[ y + 3(-4) = -6 \implies y - 12 = -6 \implies y = 6 \]
- Подставляем \( y = 6 \) и \( z = -4 \) в первое уравнение:
\[ x - 6 + 4 = 3 \implies x - 2 = 3 \implies x = 5 \]
Таким образом, мы получили решение системы:
\[ x = 5, \quad y = 6, \quad z = -4 \]
Итак, ответ:
\( (x, y, z) = (5, 6, -4) \).
