四元一次方程组

时间:2025-03-11 00:54:55 手机游戏

四元一次方程组是由四个含有四个未知数的一次方程组成的方程组。通常,解决这类方程组的方法包括:

消元法

步骤一:通过方程之间的加减消去一个未知数,将四元一次方程组转化为三元一次方程组。

步骤二:继续消元,将三元一次方程组转化为二元一次方程组。

步骤三:继续消元,将二元一次方程组转化为一元一次方程,然后解出这个未知数。

步骤四:将求得的未知数代回之前的方程,逐步求出其他未知数。

代入法

从一个方程中解出一个未知数,然后将其代入其他方程,逐步求出其他未知数。

矩阵方法

将方程组的系数和常数项组成矩阵,通过行列式求解。

示例

考虑以下四元一次方程组:

\[

\begin{cases}

7x - 3y + z - 4q = -8 & \quad (1) \\

3x + 9y - 5z - q = -5 & \quad (2) \\

6x - 4y - 3z + 2q = 9 & \quad (3) \\

-x + 7y + 4z - 3q = 10 & \quad (4)

\end{cases}

\]

解法

消去x项

(1) - (3) 得:

\[

-72y + 38z - 5q = 11 \quad (5)

\]

(1) + (4) 得:

\[

46y + 29z - 25q = 62 \quad (6)

\]

(2) + (3) 得:

\[

10y + 27z - 38q = -111 \quad (7)

\]

解三元一次方程组(5)、(6)、(7)

(5) + (6) 得:

\[

1162z - 1393q = -3941 \quad (8)

\]

(5) + (7) 得:

\[

1918z - 1015q = 2485 \quad (9)

\]

(8) - (9) 得:

\[

-1492344q = -10446408

\]

解得:

\[

q = 7

\]

还原

将q=7代入(9):

\[

1918z = 9590

\]

解得:

\[

z = 5

\]

将q=7代入(5):

\[

-72y + 38 \times 5 - 5 \times 7 = 11

\]

解得:

\[

y = 2

\]

将q=7代入(1):

\[

7x - 3 \times 2 + 5 - 4 \times 7 = -8

\]

解得:

\[

x = 1

\]

验证

将x=1, y=2, z=5, q=7代入所有原方程,验证等式成立。

通过以上步骤,我们成功解出了这个四元一次方程组。