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線性代數矩陣中的秩的解法

生活 更新时间:2024-08-19 23:25:20

矩陣的秩,大家都有所了解,我之前也有講過,指的是矩陣的線性無關的列/行的極大數,一般我們用rank(A)來表示矩陣的秩。

而對于線性方程組而言,又分為齊次線性方程組和非齊次線性方程組。

齊次線性方程組:常數項全部為零的線性方程組,如果未知數的數量大于所給方程組的數量,則該齊次線性方程組有非零解,否則為全零解,主要是為了說明系數矩陣的秩小于未知數的數量,以此判斷該非齊次線性方程組有非零解。

非齊次線性方程組:常數項不全為零的線性方程組,非齊次線性方程組的表達式為:Ax=b。

我們今天要讨論的便是通過分析矩陣的秩來判斷非齊次線性方程組Ax=b的解。

我們可以将該非齊次線性方程組拆分為系數矩陣和增廣矩陣,這樣說比較抽象,我們給出一道例題。

線性代數矩陣中的秩的解法(矩陣的秩很重要)1

如圖所示,這道題目就是給定矩陣A和矩陣b,判斷線性方程組Ax=b有無窮多解時候的充分必要條件是什麼。

我們知道,在判斷線性方程組Ax=b有無解的時候,往往用到矩陣的秩來表示。

要證明線性方程組Ax=b有解的充分必要條件是:系數矩陣的秩等于增廣矩陣的秩,R(A)=R(B),否則便無解。

而證明唯一解的充要條件是R(A)=R(B)=n;

證明無窮多解的充要條件是R(A)=R(B)<n。

因此對于這道題目而言,就很明确了,隻要判斷系數矩陣A和增廣矩陣B的秩是否相等且小于n,既而便能判斷a和d是否屬于集合{1,2}。

線性代數矩陣中的秩的解法(矩陣的秩很重要)2

如圖所示,便能夠給出解釋,題目的要求是證明無窮多解,隻要讓系數矩陣A和增廣矩陣B的秩相等且小于n,那有且僅有一種情況,便是能夠讓矩陣A和矩陣B都能夠進行初等變換後得到第三行都為零。

那要讓第三行的數據都為零,隻能滿足a(a-1)是a-1的2倍,d(d-1)是d-1的2倍,那麼隻有當a=1或2,還有d=1或2的時候才能夠滿足。

最終便能夠得到答案,應該是D選項。

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