1.线性方程组理论
1.1.齐次线性方程组
{ a 11 x 1 + a 12 x 2 + ⋯ + a 1 n x n = 0 a 21 x 1 + a 22 x 2 + ⋯ + a 2 n x n = 0 ⋯ a m 1 x 1 + a m 2 x 2 + ⋯ + a m n x n = 0 \begin{cases} a_{11}x_1+a_{12}x_2+\cdots+a_{1n}x_n=0 \\a_{21}x_1+a_{22}x_2+\cdots+a_{2n}x_n=0 \\\cdots \\a_{m1}x_1+a_{m2}x_2+\cdots+a_{mn}x_n=0 \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧a11x1+a12x2+⋯+a1nxn=0a21x1+a22x2+⋯+a2nxn=0⋯am1x1+am2x2+⋯+amnxn=0
向量形式 : x 1 α 1 + x 2 α 2 + ⋯ + x n α n = 0 , α j = [ a 1 j , a 2 j , ⋯ , a m j ] T ( j = 1 , 2 , ⋯ , n ) 矩阵形式 : A m × n x = 0 , A m × n = [ a 11 a 12 ⋯ a 1 n a 21 a 22 ⋯ a 2 n ⋮ ⋮ ⋮ a m 1 a m 2 ⋯ a m n ] , x = [ x 1 , x 2 , ⋯ , x n ] T 向量形式:x_1\alpha_1+x_2\alpha_2+\cdots+x_n\alpha_n=0,\alpha_j=[a_{1j},a_{2j},\cdots,a_{mj}]^T(j=1,2,\cdots,n) \\矩阵形式:A_{m\times n}x=0,A_{m\times n}= \left[ \begin{matrix} a_{11}&a_{12}&\cdots&a_{1n} \\a_{21}&a_{22}&\cdots&a_{2n} \\\vdots&\vdots&&\vdots \\a_{m1}&a_{m2}&\cdots&a_{mn} \end{matrix} \right], x=[x_1,x_2,\cdots,x_n]^T 向量形式:x1α1+x2α2+⋯+xnαn=0,αj=[a1j,a2j,⋯,amj]T(j=1,2,⋯,n)矩阵形式:Am×nx=0,Am×n= a11a21⋮am1a12a22⋮am2⋯⋯⋯a1na2n⋮amn ,x=[x1,x2,⋯,xn]T
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解的性质
若 ξ 1 , ξ 2 \xi_1,\xi_2 ξ1,ξ2是方程组 A x = 0 Ax=0 Ax=0的解,则 x = k 1 ξ 1 + k 2 ξ 2 x=k_1\xi_1+k_2\xi_2 x=k1ξ1+k2ξ2也是它的解( k 1 , k 2 ∈ R k_1,k_2\in R k1,k2∈R).
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基础解系
ξ 1 , ξ 2 , ⋯ , ξ s \xi_1,\xi_2,\cdots,\xi_s ξ1,ξ2,⋯,ξs是方程组 A x = 0 Ax=0 Ax=0的一个基础解系 { x i 1 , ξ 2 , ⋯ , ξ s 是 A x = 0 的一组解向量 ξ 1 , ξ 2 , ⋯ , ξ s 线性无关 s = n − r ( A ) \begin{cases}xi_1,\xi_2,\cdots,\xi_s是Ax=0的一组解向量\\\xi_1,\xi_2,\cdots,\xi_s线性无关\\s=n-r(A)\end{cases} ⎩ ⎨ ⎧xi1,ξ2,⋯,ξs是Ax=0的一组解向量ξ1,ξ2,⋯,ξs线性无关s=n−r(A)
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有解的条件
- r ( A ) = n r(A)=n r(A)=n(列满秩) ⇔ \Leftrightarrow ⇔只有零解
- r ( A ) < n ⇔ r(A)<n\Leftrightarrow r(A)<n⇔有非零解,通解 x = k 1 ξ 1 + k 2 ξ 2 + ⋯ + k n − r ξ n − r ( r = r ( A ) ) x=k_1\xi_1+k_2\xi_2+\cdots+k_{n-r}\xi_{n-r}(r=r(A)) x=k1ξ1+k2ξ2+⋯+kn−rξn−r(r=r(A))
1.2.非齐次线性方程组
{ a 11 x 1 + a 12 x 2 + ⋯ + a 1 n x n = b 1 a 21 x 1 + a 22 x 2 + ⋯ + a 2 n x n = b 2 ⋯ a m 1 x 1 + a m 2 x 2 + ⋯ + a m n