解答题 27.设A是m×n矩阵,且非齐次线性方程组AX=b满足r(A)=
【正确答案】因为r(A)=r<n,所以齐次线性方程组AX=0的基础解系含有n-r个线性无关的解向量,设为ξ12,...,ξn-r.
设η0为方程组AX=b的一个特解,
令Β00110220...,Βn-rn-r0,显然Β0,Β1,Β2,Βn-r为方程组AX=b的一组解。
令k0Β0+k1Β1+...+kn-rΒn-r=0,即
(k0+k1+...+kn-r)η0+k1ξ1+k2ξ2+...+kn-rξn-r=0,
上式两边左乘A得(k0+k1+...+kn-r)b=0,
因为b为非零列向量,所以k0+k1+...+kn-r=0,于是k1ξ1+k2ξ2+...+kn-rξn-r=0,注意到ξ12,...,ξn-r线性无关,所以k1=k2=...=kn-r=0,故Β0,Β1,Β2,...,Βn-r线性无关,即方程组AX=b存在由n-r+1个线性无关的解向量构成的向量组,设Β1,Β2,...,Βn-r+2为方程组AX=b的一组线性无关解,
令γ121231,...,γn-r+1n-r+21,根据定义,易证γ1,γ2,...,γn-r+1线性无关,又γ1,γ2,...,γn-r+1为齐次线性方程组AX=0的一组解,即方程组AX=0含有n-r+1个线性无关的解,矛盾,所以AX=b的任意n-r+2个解向量都是线性相关的,所以AX=b的线性无关的解向量的个数最多为n-r+1个。
【答案解析】