【正确答案】解一 将方程组(I)与方程(Ⅱ)联立得到

显然,方程组(Ⅲ)的解既满足方程组(I),又满足方程(Ⅱ),反之,方程组(I)与方程(Ⅱ)的公共解必满足方程组(Ⅲ),因此为求方程组(I)与方程(Ⅱ)的公共解只需求方程(Ⅲ)的解即可.
用初等行变换将其增广矩阵

化为行阶梯形矩阵:

(1)当a=1时,

方程组(Ⅲ)一个基础解系只含n-秩(A)=3-2=1个解向量α=[-1,0,1]
T.因而方程组(I)与方程(Ⅱ)的所有公共解为kα(k为任意实数).
(2)当a=2时,秩(A)=秩

=3=n,方程组(Ⅲ)有唯一解,此时

故方程组(Ⅲ)的解为β=[0,1,-1]
T,即方程组(I)与方程(Ⅱ)有唯一公共解为β=[0,1,-1]
T.
解二 先求出方程组(I)的解,将其代入方程(Ⅱ)求出其公共解.方程组(I)的系数行列式为一个三阶范德蒙行列式,其值为

(1)当a≠1且a≠2时,方程组(I)只有零解.此零解不满足方程(Ⅱ),故a≠1且a≠2时方程组(I)与方程(Ⅱ)没有公共解.
(2)当a=1时,D=0,方程组(I)的系数矩阵A的秩,秩(A)<3=n=未知数个数,有非零解.由

知,其基础解系只含一个解向量α
1=[-1,0,1]
T,所有解向量为k
1α
1,其中k
1为任意常数.将此解代入方程(Ⅱ),有
x
1+2x
2+x
3=-k
1+2·0+k
1=0=a-1.
因而方程组(I)与方程(Ⅱ)的所有公共解为k
1α
1=[-k
1,0,k
1]
T.
事实上,当a=1时,方程(Ⅱ)是方程组(I)的一个方程,方程组(I)的解都满足方程(Ⅱ),所以当a=1时方程组(I)与方程(Ⅱ)的所有公共解为
k
1α
1=k
1[-1,0,1]
T,其中k
1为任意常数.
(3)当a=2时,D=0,则方程组(I)必有非零解,由

知,一个基础解系只含一个解向量α
2=[0,-1,1]
T.方程组(I)的所有解为k
2α
2=[0,-k
2,k
2]
T.
将其代入方程(Ⅱ),有
x
1+2x
2+x
3=0-2k
2+k
2=-k
2=a-1=1.
为此仅取k
2=-1.因而当a=2时,其公共解为[0,1,-1]
T这一个解.
