解答题 24.设A为n阶矩阵,A11≠0.证明:非齐次线性方程组AX=b有无穷多个解的充分必要条件是A*b=0.
【正确答案】设非齐次线性方程组AX=b有无穷多个解,则r(A)<n,从而∣A∣=0,
于是A*b=A*AX=∣A∣X=0.
反之,设A*b=0,因为b≠0,所以方程组A*X=0有非零解,从而r(A*)<n,又A11≠0,所以r(A*)=1,且r(A)=n-1。
因为r(A*)=1,所以方程组A*X=0的基础解系含有n-1个线性无关的解向量,而A*A=O,所以A的列向量组a1,a2,...an为方程组A*X=0的一组解向量。
由A11≠0得a2,...an线性无关,所以a2,...an是方程组A*X=0的基础解系。
因为A*b=0,所以b可由a2,...an线性表示,也可由a1,a2,...an线性表示,故r(A)=
【答案解析】