Primero comencemos por analizar qué ocurre: 1) con a = 0, y luego qué ocurre: 2) con a ≠ 0.
1) La matriz ampliada asociada al sistema de ecuaciones queda:
1 1 1 3
1 -1 1 1
2 0 0 4
luego, a la fila 2 le restamos la fila 1, a la fila 3 le restamos el doble de la fila 1 y queda:
1 1 1 3
0 -2 0 -2
0 -2 -2 -2
luego, multiplicamos a la fila 2 por -1/2, a la fila 3 por -1/2 y queda:
1 1 1 3
0 1 0 1
0 1 1 1
luego a la fila 1 le restamos la fila 2, a la fila 3 le restamos la fila 2 y queda:
1 0 1 2
0 1 0 1
0 0 1 0
luego, a la fila 1 le restamos la fila 3 y queda:
1 0 0 2
0 1 0 1
0 0 1 0
Por lo tanto, tenemos para esta opción que el rango de la matriz es 3, y el sistema es compatible determinado.
2) La matriz ampliada asociada al sistema de ecuaciones queda:
1 1 1 3
1 -1 1 1
2 0 a 4
luego, a la fila 2 le restamos la fila 1, a la fla 3 le restamos el doble de la fila 1 y queda:
1 1 1 3
0 -2 0 -2
0 -2 (a-2) -2
luego, a la fila 2 la multiplicamos por -1/2 y queda:
1 1 1 3
0 1 0 1
0 -2 (a-2) -2
luego, a la fila 1 le restamos la fila 2, a la fila 3 le sumamos el doble de la fila 2 y queda:
1 0 1 2
0 1 0 1
0 0 (a-2) 0
luego, observa que tenemos dos opciones: a) a = 2, y b) a ≠ 2:
a) reemplazamos y la matriz queda:
1 0 1 2
0 1 0 1
0 0 0 0
observa que el rango de la matriz es 2 y que el sistema es compatible indeterminado;
b) tenemos la matriz:
1 0 1 2
0 1 0 1
0 0 (a-2) 0
luego, como a-2≠0, multiplicamos a la fila 3 por 1/(a-2) y queda:
1 0 1 2
0 1 0 1
0 0 1 0
luego, a la fila 1 le restamos la fila 3 y queda:
1 0 0 2
0 1 0 1
0 0 1 0
por lo que tenemos que el rango de la matriz es 3, y el sistema es compatible determinado.
Espero haberte ayudado.