题目
若任何 n 维向量都是线性方程组 A_(m times n) x = 0 的解,则().A. r(A) = nB. 0 C. A = OD. r(A) = m
若任何 $n$ 维向量都是线性方程组 $A_{m \times n} x = 0$ 的解,则().
A. $r(A) = n$
B. $0 < r(A) < n$
C. $A = O$
D. $r(A) = m$
题目解答
答案
C. $A = O$
解析
本题考查齐次线性方程组解的性质以及矩阵秩的相关知识。解题的关键在于根据已知条件“任何$n$维向量都是线性方程组$A_{m \times n} x = 0$的解”,分析出方程组解的情况,进而得出矩阵$A$的性质。
- 首先明确齐次线性方程组解的判定定理:对于齐次线性方程组$A_{m \times n} x = 0$,它的解空间的维数$N(A)$(即基础解系所含向量的个数)与矩阵$A$的秩$r(A)$满足关系$N(A)=n - r(A)$,其中$n$是未知数的个数。
- 已知任何$n$维向量都是方程组$A_{m \times n} x = 0$的解,这意味着该方程组的解空间是整个$n$维向量空间$\mathbb{R}^n$。所以解空间的维数$N(A)=n$。
- 由$N(A)=n - r(A)$且$N(A)=n$,可得$n=n - r(A)$。
- 对$n=n - r(A)$进行求解,移项可得$r(A)=n - n = 0$。
- 对于一个$m\times n$矩阵$A$,矩阵的秩$r(A)$定义为矩阵中线性无关的行向量或列向量的最大个数。当$r(A)=0$时,说明矩阵$A$的所有行向量和列向量都是零向量,即$A = O$(零矩阵)。