题目
5.单选题设有齐次线性方程组}x_(1)-x_(2)+x_(3)=02x_(1)+x_(2)-3x_(3)=0,解的情况是____A. 唯一解B. 无穷多解C. 无解D. 不确定
5.单选题
设有齐次线性方程组$\begin{cases}x_{1}-x_{2}+x_{3}=0\\2x_{1}+x_{2}-3x_{3}=0\end{cases}$,解的情况是____
A. 唯一解
B. 无穷多解
C. 无解
D. 不确定
题目解答
答案
B. 无穷多解
解析
考查要点:本题主要考查齐次线性方程组解的判定,涉及系数矩阵的秩与解的关系。
解题核心思路:
对于齐次线性方程组 $A\mathbf{x}=0$,若系数矩阵 $A$ 的秩 $r$ 小于未知数的个数 $n$,则方程组有非零解(即无穷多解);若 $r=n$,则仅有零解。因此,判断系数矩阵的秩是解题的关键。
破题关键点:
- 将方程组的系数矩阵写成矩阵形式;
- 通过行变换求矩阵的秩;
- 比较秩与未知数个数,确定解的情况。
步骤1:写出系数矩阵
方程组对应的系数矩阵为:
$A = \begin{pmatrix}1 & -1 & 1 \\2 & 1 & -3\end{pmatrix}$
步骤2:求矩阵的秩
对矩阵 $A$ 进行行变换:
- 第二行减去 $2$ 倍第一行:
$R_2 \leftarrow R_2 - 2R_1 \Rightarrow \begin{pmatrix} 1 & -1 & 1 \\ 0 & 3 & -5 \end{pmatrix}$
变换后矩阵有 2 个非零行,因此秩 $r=2$。
步骤3:判断解的情况
方程组有 $n=3$ 个未知数,而 $r=2 < 3$,故解空间的维数为 $n - r = 1$,即存在 无穷多解。