$$ C= \begin{bmatrix} 1+a & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2+a & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{bmatrix} $$
For which values of $a$ is the matrix $C$ regular?
$$ A= \begin{bmatrix} 3a & a \\ -a & 1 \\ \end{bmatrix} $$
Determine for which values of $a$ is there an inverse $A^{-1}$ and then solve it?
Please help....
I) We need evaluate determinant. Determinant is a multilinear function of the columns. So, $$ \require{cancel} \det C= \begin{vmatrix} 1+a & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2+a & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} = \\= \begin{vmatrix} 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2+a & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + \begin{vmatrix} a & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 0 & 2+a & 3 & 4 & 5 \\ 0 & 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 0 & 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 0 & 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix}=\\= \cancelto{0}{\begin{vmatrix} 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix}} + \begin{vmatrix} 1 & 0 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & a & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 0 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 0 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 0 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a\begin{vmatrix} 2+a & 3 & 4 & 5 \\ 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix}=\\= a\begin{vmatrix} 1 & 3 & 4 & 5 \\ 1 & 3+a & 4 & 5 \\ 1 & 3 & 4+a & 5 \\ 1 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a\begin{vmatrix} 2 & 3 & 4 & 5 \\ 2 & 3+a & 4 & 5 \\ 2 & 3 & 4+a & 5 \\ 2 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a\begin{vmatrix} a & 3 & 4 & 5 \\ 0 & 3+a & 4 & 5 \\ 0 & 3 & 4+a & 5 \\ 0 & 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} = \\\text{...analogous tricks...}\\= a\begin{vmatrix} 1 & 0 & 4 & 5 \\ 1 & a & 4 & 5 \\ 1 & 0 & 4+a & 5 \\ 1 & 0 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a\begin{vmatrix} 2 & 0 & 4 & 5 \\ 2 & a & 4 & 5 \\ 2 & 0 & 4+a & 5 \\ 2 & 0 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} 3+a & 4 & 5 \\ 3 & 4+a & 5 \\ 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} =\\= a^2\begin{vmatrix} 1 & 4 & 5 \\ 1 & 4+a & 5 \\ 1 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} 2 & 4 & 5 \\ 2 & 4+a & 5 \\ 2 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} 3 & 4 & 5 \\ 3 & 4+a & 5 \\ 3 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} a & 4 & 5 \\ 0 & 4+a & 5 \\ 0 & 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} =\\= a^2\begin{vmatrix} 1 & 0 & 5 \\ 1 & a & 5 \\ 1 & 0 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} 2 & 0 & 5 \\ 2 & a & 5 \\ 2 & 0 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^2\begin{vmatrix} 3 & 0 & 5 \\ 3 & a & 5 \\ 3 & 0 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^3\begin{vmatrix} 4+a & 5 \\ 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} =\\= a^3\begin{vmatrix} 1 & 5 \\ 1 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^3\begin{vmatrix} 2 & 5 \\ 2 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^3\begin{vmatrix} 3 & 5 \\ 3 & 5+a \\ \end{vmatrix} + a^3\begin{vmatrix} 4+a & 5 \\ 4 & 5+a \\ \end{vmatrix} =\\= a^3[a + 2a + 3a + a^2 + 9a] = a^4(a + 15) $$
Hence, if $a\ne0$ and $a\ne-15$ matrix is regular.
II) $$ \det A = a^2 + 3a $$ If $a\ne0$ and $a\ne-3$, matrix is regular and $$ A^{-1} = \frac{1}{a(a+3)}\begin{pmatrix} 1 & -a\\ a & 3a \end{pmatrix} $$