Dla jakiej wartości parametru k układ równań:
kx + 3ky = 1
x + ky = k-5
ma jedno rozwiązanie, a kiedy jest nieoznaczony?


Odpowiedź :

Szczegółowe wyjaśnienie:

Jest to układ Cramerowski (zastosujemy wzory Cramera):

[tex]|W|=\left|\begin{array}{cc}k&3k\\1&k\end{array}\right|=k^2-3k[/tex]

[tex]|W_x|=\left|\begin{array}{cc}1&3k\\k-5&k\end{array}\right|=k-3k^2+15k[/tex]

[tex]|W_y|=\left|\begin{array}{cc}k&1\\1&k-5\end{array}\right|=k^2-5k-1[/tex]

Układ równań ma dokładnie jedno rozwiązanie gdy:

[tex]|W|\neq 0[/tex]

więc:

[tex]k^2-3k\neq 0\\k(k-3)\neq 0\\k\neq 0 \ \wedge \ k\neq 3[/tex]

Układ równań ma dokładnie jedno rozwiązanie dla [tex]k\in \mathbb{R}\backslash\{0;3\}[/tex]

By układ był nieoznaczony wszystkie wyznaczniki muszą być równe zero. Obliczymy więc miejsce zerowe dla każdego wyznacznika i wybierzemy ich część wspólną.

Wyznacznik ogólny:

[tex]k= 0 \ \wedge \ k= 3[/tex]

Wyznacznik zmiennej [tex]x[/tex]:

[tex]-3k^2+16k=0\\k(-3k+16)=0\\k=0 \ \wedge \ k=\frac{16}{3}[/tex]

Wyznacznik zmiennej [tex]y[/tex]:

[tex]k^2-5k-1=0\\\Delta=25-4\cdot1\cdot(-1)=29\\k_1=\frac{5-\sqrt{29} }{2} \\k_2=\frac{5+\sqrt{29} }{2}[/tex]

Nie istnieje taki parametr [tex]k[/tex] dla którego wyzerują się jednocześnie wszystkie wyznaczniki, zatem układ ten nie może być nieoznaczony.