线性方程组 } x_1 - 2x_2 = 1 -x_1 + 2x_2 = -1 有无穷多解。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查线性方程组解的情况的判断,解题思路是通过对线性方程组的系数矩阵和增广矩阵进行分析,或者将方程组中的方程进行化简,判断方程组中方程之间的关系,进而确定方程组解的情况。
方法一:通过化简方程判断
对于给定的线性方程组$\begin{cases} x_1 - 2x_2 = 1 \\ -x_1 + 2x_2 = -1 \end{cases}$,将第二个方程$-x_1 + 2x_2 = -1$两边同时乘以$-1$,根据等式的基本性质:等式两边同时乘以同一个非零数,等式仍然成立。可得:
$(-1)\times(-x_1 + 2x_2)=(-1)\times(-1)$
即$x_1 - 2x_2 = 1$,这与第一个方程完全相同。
这意味着两个方程实际上是同一个方程,那么方程组就等价于一个方程$x_1 - 2x_2 = 1$。
对于方程$x_1 - 2x_2 = 1$,可以将其变形为$x_1 = 2x_2 + 1$。
此时,$x_2$可以取任意实数,每取一个$x_2$的值,都能通过$x_1 = 2x_2 + 1$得到一个对应的$x_1$的值,从而得到方程组的一组解。
所以,该线性方程组有无穷多解。
方法二:利用矩阵判断
线性方程组的增广矩阵为$\begin{pmatrix}1&-2&1\\-1&2&-1\end{pmatrix}$。
对增广矩阵进行初等行变换,将第一行加到第二行上,根据矩阵初等行变换规则:矩阵某一行加上另一行的倍数,矩阵的秩不变。可得:
$\begin{pmatrix}1&-2&1\\-1 + 1&2 + (-2)&-1 + 1\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&-2&1\\0&0&0\end{pmatrix}$
此时,系数矩阵的秩$r(A)=1$,增广矩阵的秩$r(\overline{A}) = 1$,且未知数的个数$n = 2$。
根据线性方程组解的判定定理:当$r(A)=r(\overline{A})=n$时,方程组有唯一解;当$r(A)=r(\overline{A})\lt n$时,方程组有无穷多解;当$r(A)\neq r(\overline{A})$时,方程组无解。
因为$r(A)=r(\overline{A}) = 1\lt 2=n$,所以该线性方程组有无穷多解。