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设非齐次线性方程组Ax=b的系数矩阵的秩为r 向量η1 ηn-r+1是它的n一r+1个线性无

2022-08-12 04:49:27 问答库 阅读 194 次

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设非齐次线性方程组Ax=b的系数矩阵的秩为r,向量η1,ηn-r+1是它的n一r+1个线性无关的解.试证它的任一解可表示为 x=k1η1+…+kn-r+1ηn-r+1(其中,k1+…+kn-r+1=1).


请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!

参考答案

正确答案:首先对于任意的k1…kn-r+1且满足k1+…+kn-r+1=1上式向量x必满足.Ax=A(k1η1+…+kn-r+1ηn-r+1).=k11+…+kn-r+1n-r+1=(k1+k2+…+kn-r+1)b=b即向量x是原方程组的一个解.其次反过来设向量β是原方程组的任一解记向量ξii一ηn-r+1i=12…n-r则ξi是原方程组的导出组的解且向量组ξ1ξ2…ξn-r线性无关于是它就是导出组的一个基础解系.这样向量β就可由此基础解系和原方程组的特解ηn-r+1表示即存在数λ1λ2…λn-r使β=λ1ξ1+…+λn-rξn-rn-r+111—ηn-r+1)+…+λn-rn-r一ηn-r+1)+ηn-r+11η1+…+λn-rηn-r+(1一λ1一λ2…一λn-rn-r+11η1+…+λn-rηn-rn-r+1ηn-r+1.上式中λn-r+1=1一λ1一λ2…一λn-r即λ12+…+λn-r+1=1.
首先,对于任意的k1,…,kn-r+1且满足k1+…+kn-r+1=1,上式向量x必满足.Ax=A(k1η1+…+kn-r+1ηn-r+1).=k1Aη1+…+kn-r+1Aηn-r+1=(k1+k2+…+kn-r+1)b=b,即向量x是原方程组的一个解.其次,反过来,设向量β是原方程组的任一解,记向量ξi=ηi一ηn-r+1,i=1,2,…,n-r,则ξi是原方程组的导出组的解,且向量组ξ1,ξ2,…,ξn-r线性无关,于是,它就是导出组的一个基础解系.这样,向量β就可由此基础解系和原方程组的特解ηn-r+1表示,即存在数λ1,λ2,…,λn-r使β=λ1ξ1+…+λn-rξn-r+ηn-r+1=λ1(η1—ηn-r+1)+…+λn-r(ηn-r一ηn-r+1)+ηn-r+1=λ1η1+…+λn-rηn-r+(1一λ1一λ2…一λn-r)ηn-r+1=λ1η1+…+λn-rηn-r+λn-r+1ηn-r+1.上式中,λn-r+1=1一λ1一λ2…一λn-r,即λ1+λ2+…+λn-r+1=1.

考点:向量,矩阵