设非齐次线性方程组AX=B中_r(A_ (m times n) )=r,则下列结论成立的为()。 A. r=m时,方程组有解B. r=n时,方程组有唯一解C. m=n时,方程组有唯一解D. r
A. r=m时,方程组有解
B. r=n时,方程组有唯一解
C. m=n时,方程组有唯一解
D. r< n时,方程组有无穷解
题目解答
答案
解析
本题考查非齐次线性方程组解的判定定理,解题的关键在于理解系数矩阵的秩 $r(A)$、增广矩阵的秩 $r(A|B)$ 以及未知数个数 $n$ 之间的关系对非齐次线性方程组解的影响。
选项A
已知 $r(A_{m\times n}) = r$,当 $r = m$ 时,因为增广矩阵 $(A|B)$ 是在系数矩阵 $A$ 的基础上增加了一列 $B$,所以增广矩阵的行数也是 $m$,根据矩阵秩的性质,矩阵的秩不超过其行数,可得 $r(A|B)\leq m$。
又因为 $A$ 是 $(A|B)$ 的子矩阵,所以 $r(A)\leq r(A|B)$,已知 $r(A)=m$,那么 $m\leq r(A|B)$。
综合可得 $r(A)=r(A|B)=m$,根据非齐次线性方程组解的判定定理:当 $r(A)=r(A|B)$ 时,方程组有解,所以当 $r = m$ 时,方程组有解,选项A正确。
选项B
当 $r = n$ 时,只能说明系数矩阵 $A$ 的秩等于未知数的个数,但无法确定增广矩阵 $(A|B)$ 的秩。
若 $r(A|B)=n$,则方程组有唯一解;若 $r(A|B)>n$,则方程组无解,所以不能得出方程组有唯一解的结论,选项B错误。
选项C
当 $m = n$ 时,即系数矩阵 $A$ 是方阵,但仅知道 $m = n$ 不能确定 $r(A)$ 和 $r(A|B)$ 的关系。
若 $r(A)=r(A|B)=n$,方程组有唯一解;若 $r(A)\neq r(A|B)$,方程组无解,所以不能得出方程组有唯一解的结论,选项C错误。
选项D
当 $r < n$ 时,同样无法确定增广矩阵 $(A|B)$ 的秩。
若 $r(A)=r(A|B)