问题 问答题

设α1,α2,…,αs为线性方程组Ax=0的一个基础解系:

β1=t1α1+t2α2,β2=t1α2+t2α3,…,βs=t1αs+t2α1,其中t1,t2为实常数.试问t1,t2满足什么关系时,β1,β2,…,βs也为Ax=0的一个基础解系.

答案

参考答案:

[分析]: 如果β1,β2,…,βs是Ax=0的基础解系,则表明

(1)β1,β2,…,βs是Ax=0的解;

(2)β1,β2,…,βs线性无关;

(3)s=n-r(A)或β1,…,βs可表示Ax=0的任一个解.

那么要证β1,…,βs是基础解系,也应当证这三点.本题中(1)、(3)是容易证明的,关键是(2).线性相关性的证明在考研中是常见的.

[解] 由于βi(i=1,2,…,s)是α1,α2,…,αs的线性组合,又α1,…,αs是Ax=0的解,所以根据齐次方程组解的性质知βi(i=1,2,…,s)均为Ax=0的解.

从α1,α2,…,αs是Ax=0的基础解系,知s=n-r(A).

下面来分析β1,β2,…,βs线性无关的条件.设k1β1+k2β2+…+ksβs=0,

即(t1k1+t2ks1+(t2k1+t1k22+(t2k2+t1k33+…+(t2ks-1+t1kss=0,

由于α1,α2,…,αs线性无关,因此有

因为系数行列式

所以当

时,方程组(*)只有零解k1=k2=…=ks=0.从而β1,β2,…,βs线性无关.即当s为偶数t1≠±t2,s为奇数,t1≠-t2时,β1,β2,…,βs也为Ax=0的一个基础解系.

单项选择题
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