解答题 13.[2004年] 设有齐次线性方程组
【正确答案】 确定参数a的取值使所给方程组有非零解,可用两法确定.一是用初等行变换法将其系数矩阵化为阶梯形,由其秩小于3,确定a的取值;另一种方法就是由其系数行列式为零确定之,这时可得到a的两个取值,对每一个取值都要讨论.
解一 方程组的系数矩阵A为列和相等的行列式,因而

当∣A∣=0即a=0或a=一10时,方程组有非零解.
当a=0时,A→,易求得其通解为
X=k1[一1,1,0,0]T+k2[一1,0,1,0]T+k3[一1,0,0,1]T
当a=一10时,
因而秩(A)=3<n=4,方程组有非零解.基础解系只含一个解向量α=[1,2,3,4]T,其通解为
X一kα=k[1,2,3,4]T(是为任意常数).
解二 用初等行变换解之.对其系数矩阵施行初等行变换,得到

当a=0时,秩(A)=1<4=n,方程组有非零解,其一个基础解系含r=n-秩(A)=4—1=3个解向量:
α1=[一1,1,0,0]T, α2=[一1,0,1,0]T, α3=[一1,0,0,1]T
方程的通解为X=k1α1+k2α2+k3α3,k1,k2,k3为任意常数.
当a≠0时,有A1
当a=一10时,有A1
【答案解析】