齐次线性方程组什么时候仅有零解
来源 :华课网校 2024-07-30 22:53:00
中齐次线性方程组是指所有方程的常数项均为零的线性方程组。对于齐次线性方程组,有时候会仅有零解,即所有未知量均为零的解。
齐次线性方程组仅有零解的条件是什么呢?我们可以从线性方程组的性质和解的定义出发,来推导出这个条件。
首先,我们知道如果一个方程组有非零解,那么它的解集就是一个线性空间。这个线性空间的维数就是方程组的未知量个数减去方程组的秩(即系数矩阵的秩)。如果这个线性空间的维数为零,那么它只包含零向量,即仅有零解。
因此,我们可以得出结论:齐次线性方程组仅有零解的条件是它的系数矩阵的秩等于未知量的个数。
举个例子来说明。考虑如下齐次线性方程组:
$$
\begin
x_1 - 2x_2+3x_3=0\\
2x_1 - 4x_2+6x_3=0\\
3x_1 - 6x_2+9x_3=0
\end
$$
将系数矩阵化为梯阵形式,得到:
$$
\begin
1 & -2 & 3\\
0 & 0 & 0\\
0 & 0 & 0
\end
$$
此时,矩阵的秩为1,而未知量的个数为3,因此秩小于未知量的个数,这个方程组有非零解,不可能仅有零解。
再看另一个例子:
$$
\begin
x_1 - 2x_2+3x_3=0\\
2x_1 - 4x_2+6x_3=0\\
x_1 - 2x_2+2x_3=0
\end
$$
将系数矩阵化为梯阵形式,得到:
$$
\begin
1 & -2 & 3\\
0 & 0 & 0\\
0 & 0 & -1
\end
$$
此时,矩阵的秩为2,而未知量的个数为3,因此秩等于未知量的个数,这个方程组仅有零解。
综上所述,我们可以通过计算齐次线性方程组的系数矩阵的秩和未知量的个数,来判断它是否仅有零解。
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