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设A为m×n矩阵,证明:非齐次线性方程组Ax=b有解的充分必要条件是对齐次线性方程幺且ATy=0的任何解向量u均有 uTb=u1b1+u2b2+…+umbm=0.
设A为m×n矩阵,证明:非齐次线性方程组Ax=b有解的充分必要条件是对齐次线性方程幺且ATy=0的任何解向量u均有 uTb=u1b1+u2b2+…+umbm=0.
admin
2020-03-10
39
问题
设A为m×n矩阵,证明:非齐次线性方程组Ax=b有解的充分必要条件是对齐次线性方程幺且A
T
y=0的任何解向量u均有
u
T
b=u
1
b
1
+u
2
b
2
+…+u
m
b
m
=0.
选项
答案
必要性.把A按列分块为A=[α
1
,α
2
,…,α
n
],其中α
j
(j=1,2,…,n)都是m维列向量,由于方程组Ax=b有解,所以存在向量[k
1
,k
2
,…,k
n
]
T
使 b=k
1
α
1
+k
2
α
2
+…+k
n
α
n
. 又因A
T
=[α
1
,α
2
,…,α
n
]
T
=[*],故满足方程组 A
T
y=0的任何解向量u均有α
j
T
u=0(j=1,2,…,n).因此, u
T
b=b
T
u=k
1
α
1
T
u+k
2
α
2
T
u+…+k
n
α
n
T
u=0. 充分性.由于满足方程组A
T
y=0的任何解向量U均有u
T
b=b
T
u=0,所以u满足方程组 [*] 令r(A)=r,则,r(A
T
)=r.从而方程组A
T
y=0的基础解系含m—r个线性无关的解向量.因为满足方程组A
T
y=0的任何解向量u都满足方程组①,以及满足方程组①的任何解向量u必满足方程组A
T
y=0,所以方程组①与方程组A
T
y=0同解,故方程组①的解空间的维数为m一r.于是 [*]=m一(m一r)=r. 因而r(A)=r[A┆b]=r, 故非齐次线性方程组Ax=b有解.
解析
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考研数学三
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