设线性方程组
问a,b取值值时,该方程组无解、有唯一解、有无穷多解当该方程组有无穷多解时,求出其通解.
参考答案:设题中线性方程组为Ax=b.用消元法,对线性方程组Ax=b的增广矩阵A施以初等行变换,化为阶梯形矩阵
[*]
由此可知:
(Ⅰ)当a≠4时,秩r(A)=r(A)=4,线性方程组Ax=b有唯一解;
当a=4,且b=2时,秩r(A)=r(A)=3<4,线性方程组Ax=b有无穷多解;
当a=4,且b≠2时,秩r(A)=3≠r(A)=4,线性方程组Ax=b无解.
(Ⅱ)当a=4,且b=2时,继续对A施以初等行变换,使之化为规范的阶梯形矩阵由此可知线性方程组Ax=b对应的齐次线性方程组Ax=0的解为
x1=-2x3,x2=x3,x3=x3,x4=0,
取x3=1,得Ax=0的基础解系α0=(-2,1,1,0)T.因此Ax=0的通解
[*],c为任意常数.
线性方程组Ax=b的解为
x1=1-2x3,x2=-1+x3,x3=x3,x4=0,
取x3=0,得Ax=b的一个特解α1=(1,-1,0,0)T.
由线性方程组Ax=b解的结构,得Ax=b的通解
[*],其中c为任意常数.