解答题
16.设γ1,γ2,…,γt和η1,η2,…ηs分别是AX=0和BX=0基础解系.证明:AX=0和BX=0有非零公共解的充要条件是γ1,γ2,…,γt,η1,η2,…ηs线性相关.
【正确答案】必要性.
由γ1,γ2,…,γt,η1,η2,…,ηs线性相关,知存在k1,k2,…,kt,l1,l2,…,ls不全为零,使得k1γ1+k2γ2+…+ktγt+l1η1+l2η2+…+lsηs=0.
令ξ=k1γ1+k2γ2+…+ktγt,则ξ≠0(否则k1,k2,…,kt,l1,l2,…,ls全为0),且ξ=-l1η1-l2η2-…-lsηs,即非零向量ξ既可由γ1,γ2,…,γt表示,也可由η1,η2,…,ηs表示,所以Ax=0和Bx=0有非零公共解.
充分性.
若Ax=0和Bx=0有非零公共解,假设为ξ≠0,则ξ=k1γ1+k2γ2+…+ktγt且ξ=-l1η1-l2η2-…-lsηs,于是,存在k1,k2,…,kt不全为零,存在l1,l2,…,ls不全为零,使得
k1γ1+k2γ2+…+ktγt+l1η1+l2η2+…+lsηs=0,
从而γ1,γ2,…,γt,η1,η2,…,ηs线性相关.
【答案解析】