证明:非齐次线性方程组(Ⅰ)有解的充要条件是齐次线性方程组(Ⅱ)的任意一组解y1,y2,…,ym必满足方程组(Ⅲ),其中

admin2021-07-27  36

问题 证明:非齐次线性方程组(Ⅰ)有解的充要条件是齐次线性方程组(Ⅱ)的任意一组解y1,y2,…,ym必满足方程组(Ⅲ),其中

选项

答案设A=(aij)m×n,x=[x1,x2,…,xn]T,y=[y1,y2,…,.ym]T,b=[b1,b2,…,bm]T,则方程组(Ⅰ),(Ⅱ),(Ⅲ)的矩阵形式分别是(Ⅰ):Ax=b,(Ⅱ):ATy=0,(Ⅲ):bTy=0.必要性.如果方程组(Ⅰ)有解。则Ax=b两边同时转置,有bT=xTAT.设y是方程组(Ⅱ)的任一解,则ATy=0.于是bTy=(xTAT)y=xT(ATy)=xT0=0,所以方程组(Ⅱ)的任一解y满足方程组(Ⅲ).充分性.将方程组(Ⅱ)和(Ⅲ)联立起来,记为方程组(Ⅳ),其矩阵形式为[*]如果方程组(Ⅱ)的任一解y满足方程组(Ⅲ),即ATy=0,bTy=0,则方程组(Ⅱ),(Ⅳ)同解.于是方程组(Ⅱ)和(Ⅳ)系数矩阵的秩相等,即[*]由此可知,矩阵[*]的最后一行bT可由AT的n个行向量线性表示.不妨设A=[α1,α2,…,αn],则[*],所以存在一组数x1,x2,…,xn,使得x1α1T+x2α2T+…+xnαnT=bT,两边同时转置得x1α1+x2α2+…+xnαn=b,即Ax=b,因此方程组(Ⅰ)有解.证毕.

解析
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