线性代数课件--4.2线性代数方程组的解.ppt

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1、1、齐次方程组2、非齐次方程组§4.2线性代数方程组的解利用矩阵的概念可理性地描述一般齐次方程组的通解以及非齐次方程组相容的条件及相容代数方程组解的结构齐次线性方程组解的性质与结构、计算方法都是线性方程组的理论基础,它们在实际应用与研究上都十分重要,必须熟练掌握.一个存在解的线性代数方程组称为是相容的,否则就是不相容或矛盾方程组.1、齐次方程组的解的结构与性质设有m×n齐次线性方程组若记它的矩阵形式为一定有零解，总相容问题对齐次方程组，在何种情况下有非平凡解，以及怎样表示出其所有的解？定理m×n齐次线性方

2、程组存在非平凡解的充分必要条件是系数矩阵之秩小于未知数个数，即r(A)＜n，且在能得出其任一解的通解式中含有n-r(A)个任意常数.说明齐次方程组若有非平凡解，则必有无限多个解.例求3×4齐次方程组的解解对系数矩阵施行初等行变换故r(A)=2,又n=4,方程组有非零解且带有n-r(A)=2常数.与原方程组同解的方程组根据则方程组的通解为c1和c2为两个任意常数称非零解向量构成该方程组的基础解系2、非齐次方程组一般mn非齐次线性代数方程组的矩阵-向量形式为矩阵Amn为系数矩阵，分块矩阵与之具有相同系数矩

3、阵的方程组为增广矩阵，为其对应齐次方程组(也称为导出组).非齐次方程组不一定有解，而有重要的相容性定理定理对非齐次方程组(1)当时，方程组相容，即有解.具体为若方程组有无限多个解，其通解式中的相容性,有如下结论：若则方程组有惟一确定的解.带有n-r(A)个任意常数.当(2)时，方程组不相容，即无解.（n表示未知数的个数）方法判定，只需对增广矩阵实施初等行变换至行阶梯形矩阵即可看出例求解非齐次线性方程组解增广矩阵r(A)=2，r(A,b)=3，r(A)

4、线性方程组无解．例求解非齐次线性方程组解增广矩阵r(A)=r(A,b)=4（未知数的个数），故原线性方程组有唯一解．x1=3，x2=−4，x3=−1，x4=1．例求解非齐次线性方程组解增广矩阵r(A)=r(A,b)=3<4（未知数的个数）故原线性方程组有无穷多解．解得与原方程组同解的方程组取x3作自由变量，则令x3=c，则其通解为例设有线性方程组问l取何值时，此方程组有(1)唯一解；(2)无解；(3)有无限多个解？并在有无限多解时求其通解．解1对增广矩阵作初等行变换把它变为行阶梯形矩阵．分析讨论方程组的解

5、的情况，就是讨论参数l取什么值时，第2、3行是非零行．在第2、3行中，有5处地方出现了l，要使这5个元素等于零，l=0，3，−3，1．实际上没有必要对这4个可能取值逐一进行讨论，先从方程组有唯一解入手．于是当l≠0且l≠−3时，r(A)=r(A,b)=3，有唯一解．当l=0时，r(A)=1，r(A,b)=2，无解.于是当l≠0且l≠−3时，r(A)=r(A,b)=3，有唯一解．当l=0时，r(A)=1，r(A,b)=2，无解.当l=−3时，r(A)=r(A,b)=2，有无限多解．解2因为系数矩阵A是方阵，

6、所以方程组有唯一解的充要条件是

7、A

8、≠0．于是当l≠0且l≠−3时，方程组有唯一解．余下的步骤同解法1注比较解法1与解法2，解法2比较简单，但解法2的方法只适用于系数矩阵是方阵的情形．对含参数的矩阵作初等变换时，由于l+1，l+3等因式可能等于零，故不宜进行下列的变换：如果作了这样的变换，则需对l+1=0（或l+3=0）的情况另作讨论．作业P108.5(2)P116.6(2),8(1)P117.4-5