For what values of p, the equations : x + y + z = 1; x + 2y + 4z = p & x + 4y + 10z = p2 have a solution? Solve them completely in each case.

Dear Student,

Consider the following system of equations.  x+y+z=1  x+2y+4z=p  x+4y+10z=p2The above system of equation can be written in the form AX=B, where   A=1111241410,  X=xyz,   B=1pp2First find the determinanat of matrix A. A=1111241410=124410-114110+11214       =20-16-10-4+4-2      =4-6+2      =6-6      =0This means that the given system of equations does not have a unique solution.Either it has infinitely many solutions or no solutions.To check the same, we will consider adj A. In that case,If adj A BO Zero matrix, then the system of equations has no solutions.If adj A B=O Zero matrix, then the system of equations has infinitely many solutions.Find the cofactors of matrix A to get,   A11=4, A12=-6, A13=2   A21=-6, A22=9, A23=-3   A31=2, A32=-3, A33=1Thus, adj A is given by    adj A=A11A12A13A21A22A23A31A32A33T=4-62-69-32-31    

Now adj A B=O implies that    4-62-69-32-311pp2=000    4-6p+2p2-6+9p-3p22-3p+p2=000 4-6p+2p2=0 ; -6+9p-3p2=0, 2-3p+p2=02 p2-3p+2=0 ;  -3p2-3p+2=0, p2-3p+2=0Thus, we will get only two solutions of p from the equation p2-3p+2=0    p2-3p+2 =0p2-2p-p+2=0pp-2-1p-2=0p-2p-1=0p=1, 2Thus for p=1, 2, the given system of equations has infinitely many solutionsFor p=1, it becomes      x+y+z=1  x+2y+4z=1  x+4y+10z=1Thw augumented matrix is,    A:B=111  1124  11410 1Apply row operations: R2R2-R1, R3R3-R1    A:B=111  1013  0039 0  Apply row operations: R3R3-3R2    A:B=111  1013  0000 0  This gives,   y+3z=0  and x+y+z=1let z=k, which gives y=-3z=-3kAlso,  x=1-y-z=1+3k-k=1+2kThus, the solutions can be  represented by    1+2k, -3k, k ,where kZSimilary we can found solutions when p=2.    

Regards

  • 6
What are you looking for?