η * 是非齐次线性方程组Ax=b的一个解,ξ 1 ,…,ξ n—r 是对应的齐次线性方程组的一个基础解系。证明: (Ⅰ)η * ,ξ 1 ,…,ξ n—r 线性无关; (Ⅱ)η * ,η *1 ,…,η * + ξ n—r 线性无关。
【正确答案】正确答案:(Ⅰ)假设η * ,ξ 1 ,…,ξ n—r 线性相关,则存在不全为零的数c 0 ,c 1 ,…,c n—r ,使得 c 0 η * + c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r =0, (1) 用矩阵A左乘上式两边,得 0=A(c 0 η * + c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r )=c 0* + c 11 +…+c n—rn—r =c 0 b, 其中b≠0,则c 0 =0,于是(1)式变为 c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r =0, ξ 1 ,…,ξ n—r ,是对应的齐次线性方程组的一个基础解系,故ξ 1 ,…,ξ n—r 线性无关,因此c 1 =c 2 =…=c n—r =0,与假设矛盾。 所以η * ,ξ 1 ,…,ξ n—r 线性无关。 (Ⅱ)假设η * ,η *1 ,…,η *n—r 线性相关,则存在不全为零的数c 0 ,c 1 ,…,c n—r ,使 c 0 η * + c 1 (η *1 )+…+c n—r (η *n—r )=0, 即 (c 0 +c 1 +…+c n—r )η * + c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r =0。 (2) 用矩阵A左乘上式两边,得0=A[(c 0 +c 1 +…+c n—r )η * +c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r ]=(c 0 + c 1 …+c n—r )Aη * +c 11 +…+c n—r ξ n—r =(c 0 +c 1 …+c n—r )b, 因为b≠0,故c 0 +c 1 +…+c n—r =0,代入(2)式,有 c 1 ξ 1 +…+c n—r ξ n—r =0, ξ 1 ,…,ξ n—r 是对应的齐次线性方程组的一个基础解系,故ξ 1 ,…,ξ n—r 线性无关,因此c 1 =c 2 =…=c n—r =0,则c 0 =0。与假设矛盾。 综上,向量组η * ,η * + ξ 1 ,…,η *n—r 线性无关。
【答案解析】