增广矩阵的初等行变换包括三种操作:交换两行、第 $i$ 行乘以一个非零常数、第 $i$ 行加上第 $j$ 行的若干倍。以下是具体的步骤:
1. 交换两行:将第 $i$ 行和第 $j$ 行交换,则增广矩阵的第 $i$ 行变为原来的第 $j$ 行,第 $j$ 行变为原来的第 $i$ 行。
2. 第 $i$ 行乘以一个非零常数:将第 $i$ 行的所有元素都乘以一个非零常数 $k$,则增广矩阵的第 $i$ 行变为原来的第 $i$ 行乘以 $k$。
3. 第 $i$ 行加上第 $j$ 行的若干倍:将第 $i$ 行的每个元素都加上第 $j$ 行对应元素的若干倍,则增广矩阵的第 $i$ 行变为原来的第 $i$ 行加上第 $j$ 行的若干倍。
注意:进行初等行变换时,必须保持增广矩阵的第一列元素不变,因为第一列是方程组的系数列。
以下是一个例子,演示如何进行初等行变换:
$$
egin{bmatrix}
1 & 2 & 3 & 4 \
2 & 3 & 4 & 5 \
3 & 4 & 5 & 6
end{bmatrix}
$$
1. 交换第一行和第三行:
$$
egin{bmatrix}
3 & 4 & 5 & 6 \
2 & 3 & 4 & 5 \
1 & 2 & 3 & 4
end{bmatrix}
$$
2. 将第二行乘以 $2$:
$$
egin{bmatrix}
1 & 2 & 3 & 4 \
4 & 6 & 8 & 10 \
3 & 4 & 5 & 6
end{bmatrix}
$$
3. 将第三行加上第一行的两倍:
$$
egin{bmatrix}
1 & 2 & 3 & 4 \
4 & 6 & 8 & 10 \
5 & 8 & 11 & 14
end{bmatrix}
$$
完成初等行变换后,可以通过高斯消元法或其他方法求解线性方程组。