為什麼當矩陣行滿秩時,非齊次線性方程Ax b一定有解?

時間 2021-05-30 17:13:33

1樓:漁歌

設任意乙個 的矩陣A,當它行滿秩時,即 時,A的free variables(自由變數)就有n-r個也可以寫成n-m個。

如果A不是方陣的話( ),那麼AX=b就只存在無窮多個解

因為,此時n-r不等於零,即存在free variables(自由變數),這就意味著AX=0的解不止有零向量,即AX=b的解為 ,所以就存在無數個了。

如果A是方陣的話(r=n=m),那麼AX=b就只存在乙個唯一的解

因為,沒有free variables(自由變數),有n(此時n=m)個pivot(主元),也就是沒有那個特解,所以這時的X唯一。

類似的結論還有兩個:

對於矩陣A,如果r=n對於矩陣A,如果r(同上述第乙個例子一樣,即存在特解)

2樓:junjun

我來說得通俗一點

我們解線性方程組 ,最基本的做法是什麼呢?是將 與 拼成乙個增廣矩陣 ,然後對其做初等行變換,化成乙個行最簡矩陣。

考慮一下什麼時候會無解。想象一下,如果我們化到最後的行最簡矩陣中,最後一列中有乙個元素(b中元素的乙個線性組合)不為零,而這個元素所在的行中其他元素都為0,那麼此時顯然無解了。因為你不可能對一堆0做線性組合來得到這個非零數。

那麼方程組無解意味著什麼呢?意味著在對矩陣A做行變換的之後,有一行可以變為全0,也就是該行可以被A中其他行線性表示,也就是說,A不滿秩。

反過來想一下,如果A滿秩,那就一定不會發生上述這種情況,自然也就有解了。

3樓:善財童子

如果係數矩陣行滿秩,為方便理解,可分兩種情況說明:

(1)係數矩陣行滿秩,且行數等於列數,即方程的個數等於未知數的個數,即係數矩陣是方陣,又因為係數矩陣行滿秩(因為是方陣,此時叫滿秩即可),所以係數矩陣可逆,方程必有解,這種情況下有唯一解。

(2)係數矩陣行滿秩,且列數大於行數,這就說明方程的個數小於未知數的個數,所以一定有自由變數,那麼方程肯定有解,這種情況下有無窮多解。

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