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sistemas gauss 3x3

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  Ejercicios_Resueltosgausssistema_lineal_3_ecuaciones_3incógnitas

Resuelve por el método de Gauss el sistema de ecuaciones:

\left\{ \begin{array}{lcc}
             3x + 2y + z = 1\\
             5x +3y +3z = 3\\
             x + y + z = 0
             \end{array}
   \right.

SOLUCIÓN

Método de Gauss (eliminación)

Transformamos el sistema en una matriz ampliada y realizamos operaciones elementales de fila hasta obtener una forma triangular superior. Después, resolvemos de abajo arriba.

Sistema de partida:

\begin{cases}3x + 2y + z = 1\\5x + 3y + 3z = 3\\x + y + z = 0\end{cases}

Paso 1 · Formamos la matriz aumentada del sistema

\left(\begin{array}{ccc}3 & 2 & 1\\5 & 3 & 3\\1 & 1 & 1\end{array}\right.\left|\begin{array}{c}1\\3\\0\end{array}\right)

Paso 2 · Hacemos ceros debajo del pivote de la 1.ª columna

\left(\begin{array}{ccc}3 & 2 & 1\\5 & 3 & 3\\1 & 1 & 1\end{array}\right.\left|\begin{array}{c}1\\3\\0\end{array}\right)\quad\begin{array}{c}\\5F_1-3F_2 \longrightarrow F_2\\F_1-3F_3 \longrightarrow F_3\end{array}\quad\left(\begin{array}{ccc}3 & 2 & 1\\0 & 1 & -4\\0 & 1 & 2\end{array}\right.\left|\begin{array}{c}1\\-4\\-1\end{array}\right)

Paso 3 · Hacemos cero debajo del pivote de la 2.ª columna

\left(\begin{array}{ccc}3 & 2 & 1\\0 & 1 & -4\\0 & 1 & 2\end{array}\right.\left|\begin{array}{c}1\\-4\\-1\end{array}\right)\quad\begin{array}{c}\\\\F_2-F_3 \longrightarrow F_3\end{array}\quad\left(\begin{array}{ccc}3 & 2 & 1\\0 & 1 & -4\\0 & 0 & 2\end{array}\right.\left|\begin{array}{c}1\\-4\\1\end{array}\right)

Paso 4 · Convertimos la matriz triangular en sistema

\begin{cases}3x + 2y + z = 1\\y - 4z = -4\\2z = 1\end{cases}

Paso 5 · Resolvemos de abajo arriba (sustitución regresiva)

De la 3.ª ecuación obtenemos z:

2z = 1 \longrightarrow z = \dfrac{1}{2} \longrightarrow {\color{blue} z = \dfrac{1}{2}}

De la 2.ª ecuación obtenemos y:

y - 4z = -4

y - 4 \cdot \left(\dfrac{1}{2}\right) = -4

y = -2 \longrightarrow {\color{blue} y = -2}

De la 1.ª ecuación obtenemos x:

3x + 2y + z = 1

3x + 2 \cdot \left(-2\right) + \left(\dfrac{1}{2}\right) = 1

3x = \dfrac{9}{2} \longrightarrow {\color{blue} x = \dfrac{3}{2}}

Solución

\boxed{x = \dfrac{3}{2} \:,\: y = -2 \:,\: z = \dfrac{1}{2}}

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