Déterminant et systèmes linéaires

Méthode de Cramer : systèmes linéaires 3×33\times 3 - Exercice 4

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Soient aa, bb et cc trois nombre réels. On désigne par (S)(S) le système linéaire suivant :
{ab+c=12a+3b+c=6a2b+3c=2a2b4c=3\left\lbrace \begin{array}{rcr} a - b + c & = & 1 \\ 2a + 3b + c & = & 6 \\ a - 2b + 3c & = & 2 \\ a - 2b - 4c & = & 3 \end{array}\right.
On note ceci sous la forme matricielle AX=BAX = B.
Question 1

Résoudre le système linéaire (S)(S) le système linéaire (S)(S).

Correction
On a :
{ab+c=12a+3b+c=6a2b+3c=2a2b4c=AX=B\left\lbrace \begin{array}{rcr} a - b + c & = & 1 \\ 2a + 3b + c & = & 6 \\ a - 2b + 3c & = & 2 \\ a - 2b - 4c & = & \end{array} \right. \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, AX = B
Donc la matrice AA est donnée par l'expression :
A=(111231123124)A = \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 1 \\ 1 & -2 & 3 \\ 1 & -2 & -4 \end{pmatrix}
Cette matrice n'est pas inversible et le système (S)(S) n'est pas de CramerCramer.
Cependant on remarque que la matrice A=(111231123)A' = \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 1 \\ 1 & -2 & 3 \end{pmatrix} à un déterminant non nul donc elle est inversible. En effet, on a :
detA=det(111231123)=9\det A' = \det \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 1 \\ 1 & -2 & 3 \end{pmatrix} = 9.
Ceci implique que le système linéaire (S)(S') suivant {ab+c=12a+3b+c=6a2b+3c=2\left\lbrace \begin{array}{rcr} a - b + c & = & 1 \\ 2a + 3b + c & = & 6 \\ a - 2b + 3c & = & 2 \end{array}\right. est de CramerCramer.
On a donc :
a=det(111631223)detA=99=1a = \dfrac{\det \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 6 & 3 & 1 \\ 2 & -2 & 3 \end{pmatrix}}{\det A'} = \dfrac{9}{9} = 1
Puis :
b=det(111261123)detA=99=1b = \dfrac{\det \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 2 & 6 & 1 \\ 1 & 2 & 3 \end{pmatrix}}{\det A'} = \dfrac{9}{9} = 1
Enfin :
c=det(111236122)detA=99=1c = \dfrac{\det \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 2 & 3 & 6 \\ 1 & -2 & 2 \end{pmatrix}}{\det A'} = \dfrac{9}{9} = 1
Les valeurs trouvées, à savoir a=b=c=1a=b=c=1 solutionnent le système linéaire (S)(S) uniquement si elles permettent de vérifier la quatrième égalité du système linéaire (S)(S). On a alors :
a2b4c=3124=35=3a - 2b - 4c = 3 \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, 1 - 2 - 4 = 3 \,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\, - 5 = 3
Ce qui est manifestement FAUX !
En conclusion, le système linéaire (S)(S) n'admet pas de solution.