线性方程组
一、线性方程组解的判定定理
1.非齐次线性方程组,记增广矩阵,则
有唯一解;
有无穷多解;
无解.
2.对于齐次线性方程组:
有非零解.
只有零解.
二、基础解系
定义 若齐次线性方程组的有限个解满足:
(1)线性无关;
(2)的任意一个解都可由线性表示,
则称是方程组的一个基础解系.
注:如果是齐次线性方程组的一个基础解系,则的全部解可表示为
(*)
其中为任意实数,而表达式(*)称为线性方程组的通解.
定理 对于齐次线性方程组,若,则该方程组的基础解系一定存在,且每个基础解系中所含解向量的个数均等于,其中是方程组所含未知量的个数.
三、解空间及其维数
定义 设为矩阵,则元齐次线性方程组的全体解构成的集合是一个向量空间,称其为该方程组的解空间.
1.当时,解空间的维数为.
2.当时,方程组只有零解,此时解空间只含有一个零向量,解空间的维数为.
3.当时,方程组必含有个向量的基础解系,此时方程组的任一解可表示为
,
其中为任意实数,而解空间可表示为
.
四、齐次线性方程组解的性质
1.若为方程组的解,则也是该方程组的解.
2.若为方程组的解,为实数,则也是该方程组的解.
注:若是方程组的解,为任何实数,则线性组合
也是方程组的解.
五、非齐次线性方程组解的性质
非齐次线性方程组可表示为
其对应的齐次线性方程组为
1.若是非齐次线性方程组的解,则为对应齐次方程组的解.
2.设是非齐次线性方程组的解,是对应齐次线性方程组的解,则是方程组的解.
定理 设是非齐次线性方程组的一个解,是对应齐次线性方程组的通解,则是的通解.
注:设是基础解系,是的一个特解,则非齐次方程组的通解可表示为:
,
其中.
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