设n维向量组α1,α2,…,αs线性无关,其中s为大于2的偶数.以α1+α2,α2+α3,…,αs-1+αs,αs+α1作为列向量构作矩阵
A=(α1+α2,α2+α3,…,αs-1+αs,αs+α1),
求非齐次线性方程组(Ⅰ):Ax=α1+αs的通解.
参考答案:[解] 由题设知,线性方程组(Ⅰ)的系数矩阵A为n×s矩阵,所以(Ⅰ)的未知量个数为s,下证r(A)=s-1.首先由
(α1+α2)-(α2+α3)+…+(αs-1+αs)-(αs+α1)=0
(*)知,A的s个列向量线性相关.
其次,设有数k1,k2,…,ks-1,使
k1(α1+α2)+k2(α2+α3)+…+ks-1(αs-1+αs)=0,
即
k1α1+(k1+k2)α2+(k2+k3)α3+…+(ks-2+ks-1)αs-1+ks-1αs=0.
由题设α1,α2,…,αs线性无关,有
[*]
所以A的前s-1个列向量线性无关.
综上所述得A的列秩为s-1,从而r(A)=s-1.
因线性方程组(Ⅰ)的常数项组成的n维向量即系数矩阵的第s列,所以(0,0,…,0,1)T。就是(Ⅰ)的一个特解.
由(Ⅰ)的未知量个数为s,r(A)=s-1,推得(Ⅰ)所对应的导出组Ax=0的基础解系由
s-(s-1)=1
个非零的解向量构成,由(*)知(1,-1,…,1,-1)T是Ax=0的一个非零解,所以(Ⅰ)的通解为:
(0,0,…,0,1)T+t(1,-1,…,1,-1)T,其中t为任意常数.