化简三元一次方程组通常可以通过以下步骤进行:
选择两个方程进行消元
从三元一次方程组中选取两个方程,通过适当的加减运算,消去其中一个未知数,得到一个包含两个未知数的新方程。
继续消元
将新得到的方程与第三个方程再次进行消元,最终得到一个包含一个未知数的一元一次方程。
求解一元一次方程
解出这个一元一次方程,得到一个未知数的值。
回代求解
将已求得的未知数值代入之前的方程中,逐步求解出其他未知数的值。
示例
考虑以下三元一次方程组:
\[
\begin{cases}
5x - 4y + 4z = 13 & (1) \\
2x + 7y - 3z = 19 & (2) \\
3x + 2y - z = 18 & (3)
\end{cases}
\]
步骤1:消元
首先,将方程(1)乘以2,方程(2)乘以5,然后相减,消去 \( z \):
\[
2 \times (5x - 4y + 4z) - 5 \times (2x + 7y - 3z) = 2 \times 13 - 5 \times 19
\]
\[
10x - 8y + 8z - 10x - 35y + 15z = 26 - 95
\]
\[
-43y + 23z = -69 \quad (4)
\]
步骤2:继续消元
接下来,将方程(2)乘以3,方程(3)乘以2,然后相减,消去 \( y \):
\[
3 \times (2x + 7y - 3z) - 2 \times (3x + 2y - z) = 3 \times 19 - 2 \times 18
\]
\[
6x + 21y - 9z - 6x - 4y + 2z = 57 - 36
\]
\[
17y - 7z = 21 \quad (5)
\]
步骤3:求解一元一次方程
将方程(4)乘以3,方程(5)乘以2,然后相减,消去 \( y \):
\[
3 \times (-43y + 23z) - 2 \times (17y - 7z) = 3 \times (-69) - 2 \times 21
\]
\[
-129y + 69z - 34y + 14z = -207 - 42
\]
\[
-163y + 83z = -249
\]
\[
-17y + 9z = -27 \quad (6)
\]
将方程(5)代入方程(6):
\[
-17y + 9z = -27
\]
\[
-17(2 - 7z) + 9z = -27
\]
\[
-34 + 133z + 9z = -27
\]
\[
142z = 7
\]
\[
z = \frac{1}{2}
\]
步骤4:回代求解
将 \( z = \frac{1}{2} \) 代入方程(5):
\[
17y - 7 \times \frac{1}{2} = 21
\]
\[
17y = 21 + \frac{7}{2}
\]
\[
17y = \frac{42}{2} + \frac{7}{2}
\]
\[
17y = \frac{49}{2}
\]
\[
y = \frac{7}{2}
\]
将 \( y = \frac{7}{2} \) 和 \( z = \frac{1}{2} \) 代入方程(1):
\[
5x - 4 \times \frac{7}{2} + 4 \times \frac{1}{2} = 13
\]
\[
5x - 14 + 2 = 13