问答题 设A是m×s矩阵,B是s×n矩阵,且r(B)=r(AB).证明:方程组BX=0与ABX=0是同解方程组.
【正确答案】
【答案解析】[证明] 首先,方程组BX=0的解一定是方程组ABX=0的解.令r(B)=r且ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r 是方程组BX=0的基础解系,现设方程组ABX=0有一个解η 0 不是方程组BX=0的解,即Bη 0 ≠0,显然ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r ,η 0 线性无关,若ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r ,η 0 线性相关,则存在不全为零的常数k 1 ,k 2 ,…,k n-r ,k 0 ,使得k 1 ξ 1 +k 2 ξ 2 +…+k n-r ξ n-r +k 0 η 0 =0,若k 0 =0,则k 1 ξ 1 +k 2 ξ 2 +…+k n-r ξ n-r +k 0 η 0 =0,因为ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r 线性无关,所以k 1 =k 2 =…=k n-r =0,从而ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r ,η 0 线性无关,所以k 0 ≠0,故η 0 可由ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r 线性表示,由齐次线性方程组解的结构,有Bη 0 =0,矛盾,所以ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξ n-r ,η 0 线性无关,且为方程组ABX=0的解,从而n-r(AB)≥n-r+1,r(AB)≤r-1,这与r(B)=r(AB)矛盾,故方程组BX=0与ABX=0同解.