Déterminant et systèmes linéaires

La méthode du pivot de Gauss - Exercice 3

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En appliquant la méthode du pivot de Gauss, résoudre, dans R3\mathbb{R}^3, les systèmes linéaires suivants :
Question 1

{xy+3z=32x+y+2z=5x2yz=2x+y+2z=3\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 2x+y+2z & = & 5 \\ x-2y-z & = & -2 \\ -x+y+2z & = & 3 \end{array}\right.

Correction
{xy+3z=32x+y+2z=5x2yz=2x+y+2z=3L1L2L3L4\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 2x+y+2z & = & 5 \\ x-2y-z & = & -2 \\ -x+y+2z & = & 3\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \begin{array}{c}L_1 \\ L_2 \\ L_3 \\ L_4 \end{array}\right.
Notons L1L_1 la première ligne de notre système linéaire qui correspondra à la ligne pivot.
Maintenant, nous allons supprimer le coefficient de xx de la ligne L2L_2 (respectivement de la ligne L3L_3 et de la ligne L4L_4) à l'aide d'une combinaison linéaire de L1L_1 avec L2L_2 (respectivement à l'aide d'une combinaison de L1L_1 avec L3L_3 et de L1L_1 avec L4L_4) .
{xy+3z=33y4z=1y4z=55z=6L1L2L22L1L3L3L1L4L4+L1\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y-4z & = & -1 \\ -y-4z & = & -5 \\ 5z & = & 6\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \begin{array}{c}L_1 \\ L_2\longleftarrow L_2-2L_1 \\ L_3\longleftarrow L_3-L_1 \\ L_4\longleftarrow L_4+L_1 \end{array}\right.
{xy+3z=33y4z=1y4z=5z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y-4z & = & -1 \\ -y-4z & = & -5 \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
{xy+3z=33y4×65=1y4×65=5z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y-4\times\frac{6}{5} & = & -1 \\ -y-4\times\frac{6}{5} & = & -5 \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
{xy+3z=33y245=1y245=5z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y-\frac{24}{5} & = & -1 \\ -y-\frac{24}{5} & = & -5 \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
{xy+3z=33y=1+245y=5+245z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y & = & -1+\frac{24}{5} \\ -y & = & -5+\frac{24}{5} \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
{xy+3z=33y=195y=15z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ 3y & = & \frac{19}{5} \\ -y & = & -\frac{1}{5} \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
{xy+3z=3y=1915y=15z=65\left\{ \begin{array}{cccc}x-y+3z & = & 3 \\ y & = & \frac{19}{15} \\ y & = & \frac{1}{5} \\ z & = & \frac{6}{5}\end{array} \begin{array}{c} \end{array} \right.
Le système est incompatible. Autrement dit, il n'y a pas de solutions. En effet, 1915115\frac{19}{15}\ne \frac{1}{15} .