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行列 $A = (111543420)$ 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。

$0$

$-2$

$2$

$4$

$A = LU$ であるから

$(111543420)=(100l2110l31l321)(u11u12u130u22u2300u33)=(u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33)$

$1$ 行目を比べれば

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

であるので, 代入し $1$ 列目を比べれば

$l_{21} = 5,~~l_{31} = -4$

一度整理すると

$(111543420)(11155+u225+u2344+l32u224+l32u23+u33)$

次に $2$ 行目を比べると

$u_{22} = -1,~~u_{23} = -2$

$(3,2)$ 成分に代入すると

$-2 = -4 - l_{32}$

より $l_{32} = -2$ である。これらを $(3,3)$ 成分に代入すると

$0 = -4 + 4 + u_{33}$

よって $u_{33} = 0$ である。