Pregunta
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1.5: Suppose that \( X_{1} \) and \( X_{2} \) are solutions for the linear system \( A X=0 \). \( k^{2} X_{1}-15 X_{2} \) is also solution only if a) \( k= \pm 4 \) b) \( k=16 \) c) \( k \neq \pm 4 \) d) All of the above e) None of the above

Ask by Bob Li. in Saudi Arabia
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

\( k \) can be any real number, so none of the given options are correct.

Solución

Since \( X_1 \) and \( X_2 \) are solutions of the homogeneous system \[ AX = 0, \] we have \[ AX_1 = 0 \quad \text{and} \quad AX_2 = 0. \] A key property of homogeneous linear systems is linearity. This means that any linear combination of solutions is also a solution. Let \[ Y = k^2 X_1 - 15 X_2. \] Then, \[ AY = A(k^2 X_1 - 15 X_2) = k^2(AX_1) - 15(AX_2) = k^2 \cdot 0 - 15 \cdot 0 = 0. \] Thus, \( Y \) is a solution to \( AX = 0 \) for any value of \( k \). Since no restriction on \( k \) is needed for \( k^2 X_1 - 15 X_2 \) to be a solution, the correct answer is: e) None of the above.

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Bonus Knowledge

To determine when \( k^{2} X_{1}-15 X_{2} \) is a solution for the linear system \( A X = 0 \), you can substitute the potential solutions into the equation and check if it holds true. Given that \( X_{1} \) and \( X_{2} \) are solutions, any linear combination of these solutions is also a solution. This will guide you in figuring out the values of \( k \). The correct answer is that the expression will indeed be a solution when \( k = \pm 4 \) ensuring \( k^2 = 16 \), but will not hold for other values outside of this due to the requirement that the linear combination remains a solution. Therefore, option (a) is the suitable choice.

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