已知η是Ax=b的一个特解,ξ1,ξ2,…,ξn-r是对应齐次方程组Ax=0的基础解系.证明: (Ⅰ)η,η+ξ1,η+ξ2,…,η+ξn-r是Ax=b的n-r+1个线性无关解; (Ⅱ)方程组Ax=b的任一解均可由η,η+ξ1,…,η+ξn-r线性表出.

admin2016-07-22  41

问题 已知η是Ax=b的一个特解,ξ1,ξ2,…,ξn-r是对应齐次方程组Ax=0的基础解系.证明:
(Ⅰ)η,η+ξ1,η+ξ2,…,η+ξn-r是Ax=b的n-r+1个线性无关解;
(Ⅱ)方程组Ax=b的任一解均可由η,η+ξ1,…,η+ξn-r线性表出.

选项

答案(Ⅰ)A(η+ξi)=Aη=b,i=0,1,2,…,n-r(其中ξ0=0), 故η+ξi,i=0,1,2,…,n-r均是Ax=b的解向量. 设有数k0,k1,k2,…,kn-r,使得 k0η+k1(η+ξ1)+k2(η+ξ2)+…+kn-r(η+ξn-r)=0. (*) (*)式左乘A,得 k0Aη+k1A(η+ξ1)+k2A(η+ξ2)+…+kn-rA(η+ξn-r)=0, 整理得 (k0+k1+…+kn-r)b=0,其中b≠0. 故 k0+k1+…+kn-r=0, (**) 代入(*)式,得 k1ξ1+k2ξ2+…+kn-rξn-r=0. 因ξ1,ξ2,…,ξn-r是对应齐次方程组的基础解系,线性无关,得ki=0,i=1,2,…,n-r.代入(**)式, 得k0=0.从而有η,η+ξ1,η+ξ2,…,η+ξn-r是Ax=b的n-r+1个线性无关解向量. (Ⅱ)设η*为Ax=b的任一解,则 η*=η+λ1ξ12ξ2+…+λn-rξn-r, 且 η*=η+λ1ξ12ξ2+…+λn-rξn-r =η+λ11+η-η)+λ22+η-η)+…+λn-rn-r+η-η) =(1-λ1-λ2-…-λn-r)η+λ11+η)+λ22+η)+…+λn-rn-r+η), 故任一个Ax=b的解η*,均可由向量组η,η+ξ1,η+ξ2,…,η+ξn-r线性表出.

解析
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