Esercizio 7 del Capitolo 1 (Abbena-Gianella).

Risolvere il sistema nel parametro a:

a x1 - x2 + x3 =         2
x1 - a x2 + x3 = 3 - a^2
x1 - x2 + a x3 = a + 1

Suggerimenti. Ripulire (col comando Clear) la variabile a. Quindi definire una matrice A dei coefficienti, due vettori (cioè due liste) X delle variabili e B dei coefficienti. Disegnare per controllo A, X, A.X, B (usare MatrixForm).

In[282]:=

Clear[a]

In[283]:=

A = {<br />         {a, -1, 1}, <br />  &nbs ... br />         {1, -1, a} <br />    } ;

In[284]:=

X = {x1, x2, x3} ;

In[285]:=

B = {2, 3 - a^2, a + 1} ;

In[286]:=

MatrixForm[A] MatrixForm[X] MatrixForm[A . X] MatrixForm[B]

Out[286]//MatrixForm=

( a    -1   1  )            1    -a   1            1    -1   a

Out[287]//MatrixForm=

( x1 )            x2            x3

Out[288]//MatrixForm=

( a x1 - x2 + x3 )            x1 - a x2 + x3            x1 - x2 + a x3

Out[289]//MatrixForm=

(        )           2                 2           3 - a             1 + a

Calcolare il determinante, e scoprire per quali valori di A risulta Det[A]=0. Per tali valori di a, le soluzioni potranno essere più di una.

In[290]:=

Det[A]

Out[290]=

-2 + 3 a - a^3

In[291]:=

Solve[-2 + 3 a - a^3 == 0, a]

Out[291]=

{{a -2}, {a1}, {a1}}

Infine, calcolare la soluzione di A.X=B in generale, e per i valori di a per cui Det[A]=0. Solve fornisce la soluzione generale vale solo quando Det[A] è diverso da 0. Reduce fornisce anche le soluzioni per i particolari valori di a che rendono il determinante nullo. Anzichè usare Reduce, si può risolvere l'equazione Det[A] == 0, quindi ricalcolare le soluzioni di AX=B e la forma ridotta di A, per stabilire,  in questi casi, la dimensione dello spazio delle soluzioni.

In[292]:=

Solve[A . X == B, X] Reduce[A . X == B, X]

Out[292]=

{{x11, x2a, x32}}

Out[293]=

a1&&x32 - x1 + x2 || a -2&&x2 -1 - x1&& ... x2 || -2 + a + a^2≠0&&x11&&x2a&&x32 - a + x2

  Ripetere gli stessi calcoli per quei valori di a per cui Det[A]=0.

In[294]:=

a = -2 ; <br />MatrixForm[RowReduce[A]] <br />Solve[A . X == B, X]

Out[295]//MatrixForm=

( 1    0    -1 )            0    1    1            0    0    0

Solve :: svars : Equations may not give solutions for all \"solve\" variables.  More…

Out[296]=

{{x1 -1 + x3, x2 -x3}}

In[297]:=

a = 1 ; <br />MatrixForm[RowReduce[A]] <br />Solve[A . X == B, X]

Out[298]//MatrixForm=

( 1    -1   1  )            0    0    0            0    0    0

Solve :: svars : Equations may not give solutions for all \"solve\" variables.  More…

Out[299]=

{{x12 + x2 - x3}}


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