解答题
已知A=(α1,α2,α3,α4),非齐次线性方程组Ax=b的通解为(1,1,1,1)T+k1(1,0,2,1)T+k2(2,1,1,-1)T.
问答题
25.B=(α1,α2,α3),求Bx=b的通解;
【正确答案】先求Bx=0的基础解系,为此,首先要找出矩阵B的秩.
由题目的已知信息可得:Ax=0的基础解系中含有两个向量,故4一R(A)=2,也即R(A)=2,而由(1,0,2,1)T是Ax=0的解可得α1+2α3+α4=0,故α4=-α1一2α3.
可知α4能由α1,α2,α3线性表示,故R(α1,α2,α3,α4)=R(α1,α2,α3)=R(B),也即R(B)=2.
因此,Bx=0的基础解系中仅含一个向量,求出Bx=0的任一非零解即为其基础解系.
由于(1,0,2,1)T,(2,1,1,-1)T均为Ax=0的解,故它们的和(3,1,3,0)T也为Ax=0的解,可知3α1+α2+3α3=0,因此(3,1,3)T为Bx=0的解,也即(3,1,3)T为Bx=0的基础解系.
最后,再求Bx=b的任何一个特解即可.只需使得Ax=b的通解中α1的系数为0即可.
为此,令(1,1,1,1)T+k1(1,0,2,1)T+k2(2,1,1,-1)T中k1=0,k2=1,得(3,2,2,0)T是Ax=b的一个解,故(3,2,2)T是Bx=b的一个解.
可知Bx=b的通解为(3,2,2)T+k(3,1,3)T,k∈R.
【答案解析】【思路探索】对于抽象型线性方程组,通常利用解的结构求解.
问答题
26.令C=(α1,α2,α3,α4,b),求Cx=b的通解.
【正确答案】先求Cx=0的基础解系.
由于C即为线性方程组Ax=b的增广矩阵,故R(C)=R(A)=2,可知Cx=0的基础解系中含有5—2=3个线性无关的解向量,为此,需要找出Cx=0的三个线性无关的解.
由于(1,0,2,1)T,(2,1,1,-1)T均为Ax=0的解,可知(1,0,2,1,0)T,(2,1,1一1,0)T均为Cx=0的解.而(1,1,1,1)T为Ax=b的解,可知α1+α2+α3+α4=b,也即α1+α2+α3+α4-b=0,故(1,1,1,1,-1)T也为Cx=0的解.
这样,我们就找到了Cx=0的三个解:(1,0,2,1,0)T,(2,1,1,-1,0)T,(1,1,1,1,-1)T,容易验证它们是线性无关的,故它们即为Cx=0的基础解系.
最后,易知(O,0,0,0,1)T为Cx=b的解,故Cx=b的通解为(0,0,0,0,1)T+k1(1,0,2,1,0)T+k2(2,1,1,-1,0)T+k3(1,1,1,1,-1)T,ki∈R,i=1,2,3.
【答案解析】