已知线性方程组x_{1)+x_(2)+x_(3)=0 ax_(1)+bx_(2)+cx_(3)=0 a^2x_(1)+b^2x_(2)+c^2x_(3)=0.(1)a、b、c满足何种关系时,方程组仅有零解?(2)a、b、c满足何种关系时,方程组有无穷多解,并用基础解系表示全部解.
已知线性方程组$\left\{\begin{array}{}x_{1}+x_{2}+x_{3}=0 \\ ax_{1}+bx_{2}+cx_{3}=0 \\ a^{2}x_{1}+b^{2}x_{2}+c^{2}x_{3}=0\end{array}\right.$
$\left(1\right)a$、$b$、$c$满足何种关系时,方程组仅有零解?
$\left(2\right)a$、$b$、$c$满足何种关系时,方程组有无穷多解,并用基础解系表示全部解.
题目解答
答案
设方程组的系数矩阵为$A$,
则:$|A|=. 1 1 1 a b c a^{2} b^{2} c^{2} .=. 1 1 1 0 b-a c-a 0 0 \left(c-a\right)\left(c-b\right) .=\left(b-a\right)\left(c-a\right)\left(c-b\right)$.
(1)当$|A|\neq 0 $时,方程组有唯一零解,即当:$a\neq b$,$b\neq c $且$c\neq a$时,方程组仅有零解.
(2)当$a=b$或$b=c$或$c=a$时,方程组有非零解.下面分类讨论.
①当$a=b\neq c$时,
$A= 1 1 1 a a c a^{2} a^{2} c^{2} \rightarrow 1 1 1 0 0 1 0 0 0 $,
故线性方程组的同解方程组为:$\left\{\begin{array}{}x_{1}+x_{2}+x_{3}=0 \\ x_{3}=0\end{array}\right.$,
求得基础解系为:$\eta =\left(1,-1,0\right)^{T}$,
于是通解为:$k_{1}\left(1,-1,0\right)^{T}$,其中$k_{1}$为任意常数.
②当$b=c\neq a$时,
线性方程组的同解方程组为:$\left\{\begin{array}{}x_{1}+x_{2}+x_{3}=0 \\ x_{1}=0\end{array}\right.$,
得基础解系为:$\eta =\left(0,1,-1\right)^{T}$,
于是方程的通解为:$k_{2}\left(0,1,-1\right)^{T}$,其中$k_{2}$为任意常数.
③当$c=a\neq b$时,
线性方程组的同解方程组为:$\left\{\begin{array}{}x_{1}+x_{2}+x_{3}=0 \\ x_{2}=0\end{array}\right.$,
得基础解系为:$\eta =\left(1,-0,-1\right)^{T}$,
求得方程的通解为:$k_{3}\left(1,0,-1\right)^{T}$,其中$k_{3}$为任意常数.
④当$a=b=c$时,
线性方程组的同解方程组为:$x_{1}+x_{2}+x_{3}=0$,
得基础解系为:$\eta _{1}=\left(1,-1,0\right)^{T}$,$\eta _{2}=\left(1,0,-1\right)^{T}$,
从而方程的通解为:$k_{4}\left(1,-1,0\right)^{T }+k_{5}\left(1,0,-1\right)^{T}$,其中$k_{4}$、$k_{5}$为任意常数.