三元线性方程

假设有一个三元一次方程,x+4y+z=8,我们要如何在直觉上考察它呢?

我们先画一个三维直角坐标系

上面提到的那个方程在三维空间中表示什么呢?一条直线还是一个平面?

答案是它表示一个平面。

那么要如何在三维上画出这个平面呢?一个简单的方法是先计算出各个变量的截距,设其他2个变量为0,可求出第三个变量的截距,(x, y, z)截距如下

(8, 0 0) x截距=8

(0, 2, 0) y截距=2

(0, 0, 8) z截距=8

我们在坐标系上画上对应的点并将其连接起来,就画出了该平面,但是这个平面不止这个三角形,它是向四周无限延伸的,这里只是该平面于第一卦限的截面。

然后我们再进一步思考一下,如果有2个三元线性方程,它们的交集在三维坐标系中表示什么呢?

我们引入另外一个方程 x+y+3z=3

我们在坐标系中画出这个平面


可以看到这2个方程的交集是一条直线,或者说在这条直线上的点同时满足这2个方程。


那么更近一步,如果我们加入第三个三元线性方程或者说第3个平面,它们的交集会是什么呢?

比如我们引入 -x-y-z=0,他们的交集将会是一个点,这个点同时满足这3个方程,因为画图复杂度提升,这里就不再展示添加第三个平面的示例。


所以我们可以总结以下,3个两两不重合、不平行的平面,在三维空间中的交集会是一个点,也就是这个三元方程组的解。

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