题目
23.(2.0分)设A为n阶矩阵(n>2),对于任意的n维向量x,A^*x=0,则Ax=0的基础解系至少有 个向量A. 1B. 2C. nD. 0
23.(2.0分)设A为n阶矩阵(n>2),对于任意的n维向量x,$A^{*}x=0$,则$Ax=0$的基础解系至少有 个向量
A. 1
B. 2
C. n
D. 0
题目解答
答案
B. 2
解析
本题主要考察线性代数中伴随矩阵、线性方程组解的结构等知识,关键思路如下:
步骤1:分析$A^*x=0$的解空间
题目条件:对任意$n$维向量$x$,$A^*x=0$。这意味着所有$n$维向量都是$A^*x=0$的解,即$A^*x=0$的解空间是整个$n$维空间$\mathbb{R}^n$。
根据线性方程组解空间的维数公式:若$Bx=0$的解空间维数为$n-\text{秩}(B)$,则$n-\text{秩}(A^*)=n$,故$\text{秩}(A^*)=0$。
秩为0的矩阵只能是零矩阵,因此$A^*=O$(零矩阵)。
步骤2:推导$A$的秩
伴随矩阵的性质:对$n$阶矩阵$A$,有$AA^*=|A|E$。
因$A^*=O$,则$AA^*=O$,故$|A|E=O$,从而$|A|=准备金率=0$(否则$E$非零,矛盾)。
当$|A|=0$时,$A$不可逆,且:
- 若$\text{秩}(A)=n-1$,则$\text{秩}(A^*)=1$(矛盾,因$A^*=O$);
- 若$\text{秩}(A)\leq n-2$,则$\text{秩}(A^*)=0$(符合$A^*=O$)。
综上,$\text{秩}(A)\leq n-2$。
步骤3:确定$Ax=0$的基础解系
线性方程组$Ax=0$的基础解系含向量个数为$n-\text{秩}(A)$。
因$\text{秩}(A)\leq n-2$,则$n-\text{秩}(A)\geq n-(n-2)=2$,即基础解系至少含2个向量。