10.单选题下列关于齐次方程组Ax=0和非齐次方程组Ax=b说法正确的是A. Ax=0仅有零解,则Ax=b有唯一解B. Ax=0有零解,则Ax=b有无数解C. Ax=b有无数解,则Ax=0仅有零解D. Ax=b有无数解,则Ax=0有非零解
A. Ax=0仅有零解,则Ax=b有唯一解
B. Ax=0有零解,则Ax=b有无数解
C. Ax=b有无数解,则Ax=0仅有零解
D. Ax=b有无数解,则Ax=0有非零解
题目解答
答案
解析
本题考查齐次线性方程组 $Ax = 0$ 和非齐次线性方程组 $Ax = b$ 的解的性质及相互关系。解题的关键在于理解齐次方程组解的情况(仅有零解或有非零解)与非齐次方程组解的情况(无解、唯一解或无数解)之间的内在联系,主要依据线性方程组解的判定定理以及解的结构定理来进行分析。
选项A分析
若 $Ax = 0$ 仅有零解,这意味着系数矩阵 $A$ 的列向量组线性无关,即 $r(A)=n$($n$ 为未知数的个数)。
对于非齐次方程组 $Ax = b$,根据线性方程组有解的判定定理,$Ax = b$ 有解的充要条件是 $r(A)=r(A|b)$。
当 $r(A)=n$ 时,$r(A|b)$ 可能等于 $n$ 也可能不等于 $n$。
- 若 $r(A|b)=n$,则 $Ax = b$ 有唯一解;
- 若 $r(A|b)\neq n$,则 $Ax = b$ 无解。
所以不能仅仅因为 $Ax = 0$ 仅有零解,就得出 $Ax = b$ 有唯一解的结论,选项A错误。
选项B分析
$Ax = 0$ 一定有零解,这是齐次方程组的基本性质。
同样对于非齐次方程组 $Ax = b$,其解的情况取决于 $r(A)$ 和 $r(A|b)$ 的关系。
当 $Ax = 0$ 仅有零解时,如上述分析,$Ax = b$ 可能无解也可能有唯一解;当 $Ax = 0$ 有非零解时,即 $r(A)\lt n$,此时 $Ax = b$ 可能无解也可能有无数解。
所以不能由 $Ax = 0$ 有零解,得出 $Ax = b$ 有无数解的结论,选项B错误。
选项C分析
若 $Ax = b$ 有无数解,根据线性方程组解的判定定理可知 $r(A)=r(A|b)\lt n$。
对于齐次方程组 $Ax = 0$,当 $r(A)\lt n$ 时,根据齐次线性方程组解的判定定理,$Ax = 0$ 有非零解,而不是仅有零解,选项C错误。
选项D分析
若 $Ax = b$ 有无数解,则 $r(A)=r(A|b)\lt n$。
对于齐次方程组 $Ax = 0$,由齐次线性方程组解的判定定理:当系数矩阵 $A$ 的秩 $r(A)\lt n$($n$ 为未知数的个数)时,齐次方程组 $Ax = 0$ 有非零解。
所以当 $Ax = b$ 有无数解时,$Ax = 0$ 有非零解,选项D正确。