线性方程组的基础解系如何求解?

如题所述

基础解系的算法如下:

1.将线性方程组的系数矩阵进行初等行变换,将其化为行阶梯矩阵或行最简矩阵,即将系数矩阵消元为上三角矩阵或最简行阶梯矩阵。

2.根据上三角矩阵或最简行阶梯矩阵,确定线性方程组的基础解系数量。基础解系的数量等于自由变量的个数。

3.由于基础解系的数量等于自由变量的个数,因此可以通过给自由变量任意赋值来得到基础解系中的每一个解。一般地,可以将自由变量赋值为1或0,再根据上三角矩阵或最简行阶梯矩阵中的系数求出其他变量的值,从而得到基础解系中的每一个解。

4.最后,将每个解写成向量的形式,即列向量的形式,就得到了线性方程组的基础解系。
需要注意的是,基础解系并不是唯一的,因为通过初等行变换可以得到不同的行阶梯矩阵或最简行阶梯矩阵,从而得到不同的基础解系。但是,任何两个基础解系之间都可以通过线性组合得到。

基础解系需要满足三个条件:

1、基础解系中所有量均是方程组的解。

2、基础解系线性无关,即基础解系中任何一个量都不能被其余量表示。

3、方程组的任意解均可由基础解系线性表出,即方程组的所有解都可以用基础解系的量来表示。

值得注意的是基础解系不是唯一的,因个人计算时对自由未知量的取法而异。

证明方法:

对于m个方程、个未知数的齐次线性方程组Ax=0,系数矩阵记为A,其秩记为rA),齐次线性方程组总有零解,不存在无解的情况,且其有非零解的等价条件为r(4)<n即系数矩阵A中的列向量a,a2,...,0n线性相关。而且齐次线性方程组的解向量的线性组合仍然是该线性方程组的解。

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