设A是m×n阶矩阵,且非齐次线性方程组AX=b满足r(A)==r<n,证明:方程组AX=b的线性无关的解向量的个数最多是n一r+l个.

admin2016-10-24  29

问题 设A是m×n阶矩阵,且非齐次线性方程组AX=b满足r(A)==r<n,证明:方程组AX=b的线性无关的解向量的个数最多是n一r+l个.

选项

答案因为r(A)=r<n,所以齐次线性方程组AX=0的基础解系含有n一r个线性无关的解向量,设为ξ1,ξ2,…,ξn一r. 设η0为方程组AX=b的一个特解, 令β00,β110,β220,…,βn一rn一r0,显然β0,β1,β2,…,βn一r为方程组AX=b的一组解. 令k0β0+k1β1+…+kn一rβn一r=0,即 (k0+k1+…+kn一r0+k1ξ1+k2ξ2+…+kn一rξn一r=0, 上式两边左乘A得(k0+k1+…+kn一r)b=0,因为b为非零列向量,所以k0+k1+…+kn一r=0, 于是k1ξ1+k2ξ2+…+kn一rξn一r=0,注意到ξ1,ξ2,…,ξn一r线性无关,所以k1=k2=…=kn一r=0,故β0,β1,β2,…,βn一r线性无关,即方程组AX=b存在由n一r+1个线性无关的解向量构成的向量组,设β1,β2,…,βn一r+2为方程组AX=b的一组线性无关解,令γ12一β1,γ23一β1,…,γn一r+1n一r+2一β1,根据定义,易证β1,β2,…,βn一r+1线性无关,又γ1,γ2,…,γn一r+1,为齐次线性方程组Ax=0的一组解,即方程组AX=0含有n一r+1个线性无关的解,矛盾,所以AX=b的任意n一r+2个解向量都是线性相关的,所以AX=b的线性无关的解向量的个数最多为n一r+1个.

解析
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