线性代数之线性方程组(5)

X+Y=8

2X+4Y=20

求解以上方程组,使用矩阵初等变换来算,

\begin{pmatrix} 1 & 1 & 8\\ 2& 4 & 20 \end{pmatrix}(这叫增广系数矩阵,\bar{A}

第一行*-2加到第二行

\begin{pmatrix} 1 &1 &8 \\ 0&2 & 4 \end{pmatrix}

第二行*-1/2加到第一行,第二行再除以2得

\begin{pmatrix} 1 &0 & 6\\ 0&1&2 \end{pmatrix}

即X=6

Y=2

方程组可以用矩阵表示或者向量表示 ,

向量表示:

X\binom{1}{2}+Y\binom{1}{4}=\binom{8}{10}

系数矩阵与增广系数矩阵的秩与未知量的个数相等时,有唯一解

A=\begin{pmatrix} 1 &0 &0 \\ 0&1 & 0\\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} r(A)=3

\bar{A}=\begin{pmatrix} 1 & 0 &0 &1 \\ 0&1 &0 &2 \\ 0& 0 & 1& 3 \end{pmatrix}r(\bar{A})=3,其未知数有三个

解得唯一解:

x1=1

x2=2

x3=3

\begin{pmatrix} 1 &0 &1 &5 \\ 0& 1 &1 &9 \\ 0& 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}r(A)=\bar{A}=2<3则x1,x2,x3有无穷个数

x1+x3=5

x2+x3=9

\begin{pmatrix} 1 &0 &1 &3 \\ 0 &1 &0 &4 \\ 0&0 &0 &1 \end{pmatrix}

x1+x3=3

x2=4

0=1

r(A)=2   ,\bar{A}=3

系数矩阵与增广系数矩阵不相等,所以无解

如何解?

1) 写出方程组的增广系数矩阵\bar{A}

2) 只做初等行变换,化为阶梯型

3)看系数矩阵的秩和增广系数矩阵的秩是否相等。即系数矩阵的非零行行数与增广系数矩阵的非零行行数是否相等。如果 相等,则有唯一解,如果相等且小于未知数的量,则有无穷解,如果 两个不相等,则无解。

齐次方程组

r(A)=\bar{A} =n时,有唯一的零解

r(A)<n时,有非零解

方程个数<未知数个数,则有非零解。

方程个数等于未知数个数,要有非零解则 A的行列式=0(\left | A \right |=0)

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