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行列 $A = (122322211)$ を

下三角行列 $L = (100l2110l31l321)$ と上三角行列 $U = (u11u12u130u22u2300u33)$ を用いて

$A = LU$

と表したい。この時 $u_{33}$ の値として正しいものを以下の選択肢から選びなさい。

$2$

$-4$

$0$

$6$

$A = LU$ であるから

$(122322211)=(100l2110l31l321)(u11u12u130u22u2300u33)=(u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33)$

$1$ 行目を比べれば

$u_{11} = 1,~~u_{12} = -2,~~u_{13} = 2$

であるので, 代入し $1$ 列目を比べれば

$l_{21} = -3,~~l_{31} = 2$

一度整理すると

$(122322211)(12236+u226+u2324+l32u224+l32u23+u33)$

次に $2$ 行目を比べると

$u_{22} = -4,~~u_{23} = 4$

$(3,2)$ 成分に代入すると

$1 = -4 - 4l_{32}$

より $l_{32} = -\dfrac{5}{4}$ である。これらを $(3,3)$ 成分に代入すると

$1 = 4 - 5 + u_{33}$

よって $u_{33} = 2$ である。