问题 问答题

设n维向量组α1,α2,…,αs-1线性无关,且
αs1+2α2+3α3+…+(s-1)αs-1
(Ⅰ)证明:线性齐次方程组
α1x12x2+…+αi-1xi-1i+1xi+1+…+αsxs=0 (*)
只有零解.i=1,2,…,s.
(Ⅱ)求线性非齐次方程组
α1x12x2+…+αsxs1+2α2+…+sαs. (**)
的通解.

答案

参考答案:方法一
齐次线性方程组α1x12x2+…+αi-1xi-1i+1xi+1+…+αsxs=0只有零解
[*]r(α1,α2,…,αi-1,αi+1,…,αs)=s-1(未知量个数)
[*]α1,α2,…,αi-1,αi+1,…,αs线性无关.
设有数是k,k2,…,ki-1,ki+1,…,ks,使得
k1α1+k2α2+…+ki-1αi-1+ki+1αi+1+…+ksαs=0 (1)
将题设条件 α21+2α2+…+(s-1)αs-1代入(1),得
k1α1+k2α2+…+ki-1αi-1+ks-1αs-1ks1+2α2+…+(s-1)αs-1=0
即 (k1+ks1+(k2+2ks2+…+ki-1+(i-1)ksαi-1+iksαi+
Lki+1+(i+1)ksαi+1+…+ks-1+(s-1)ksαs-1=0 (2)
由题设,α12,…,αs-1线性无关,
[*]
因i≠0,由iks=0,得ks=0,从而有k1=k2=…=ki-1=ki+1=…=ks-1=0.
得证:α1,α2,…,αi-1i+1,αs线性无关,方程组(1)只有零解.
方法二:
[*]
因α1,α2,…,αs-1线性无关,r(α1,α2,…,αs-1)=s-1,|C|=i(-1)i+s-1≠O,故r(α1,α2,…,αi-1,αi+1,…,αs)=s-1,α1,α2,…,αi-1,αi+l,…,αs,线性无关,故方程组(1)只有零解.
方法三:
证:由向量(Ⅰ)α1,αi-1,αi+1,…αs和α1,α2,…αs(Ⅱ)可以相互表示,得(Ⅰ)线性无关,方程组(Ⅰ)只有零解。
(Ⅱ)方程组(2)的系数矩阵的秩为
r(α1,α2,…,αs)=s-1.
故其通解的结构形式为kξ+η,.
其中对应齐次方程组的基础解系为ξ=1,2,…,s-1,-1T,非齐次的一个特解为
η=1,2,…,sT
故方程组(2)的通解为
k1,2,…,s-1,-1T+1,2,…,sT

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