题目
7.设4元非齐次线性方程组的系数矩阵的秩为3,已知eta_(1),eta_(2),eta_(3)是它的3个解向量,且eta_(1)=(1,0,1,2)^T,eta_(2)+eta_(3)=(1,1,0,3)^T,c为任意常数,则它的通解A. c(0,1,-1,1)^T+(1,0,1,2)^TB. c(1,0,0,1)^T+(1,0,1,2)^TC. c(1,0,2,1)^T+(1,0,1,2)^TD. c(1,-1,2,1)^T+(1,0,1,2)^T
7.设4元非齐次线性方程组的系数矩阵的秩为3,已知$\eta_{1},\eta_{2},\eta_{3}$是它的3个解向量,且$\eta_{1}=(1,0,1,2)^{T},\eta_{2}+\eta_{3}=(1,1,0,3)^{T},c$为任意常数,则它的通解
A. c(0,1,-1,1)^{T}+(1,0,1,2)^{T}
B. c(1,0,0,1)^{T}+(1,0,1,2)^{T}
C. c(1,0,2,1)^{T}+(1,0,1,2)^{T}
D. c(1,-1,2,1)^{T}+(1,0,1,2)^{T}
题目解答
答案
D. c(1,-1,2,1)^{T}+(1,0,1,2)^{T}
解析
考查要点:本题主要考查非齐次线性方程组通解的结构,涉及解空间的维数、齐次方程组解的性质以及特解的选取。
解题核心思路:
- 确定齐次方程组解空间的维数:系数矩阵的秩为3,变量个数为4,故解空间维数为$4-3=1$,即齐次方程组的基础解系仅含一个向量。
- 构造齐次方程组的解:利用非齐次方程组的两个解之差构造齐次方程组的解。题目中未直接给出$\eta_2$和$\eta_3$,但可通过$\eta_2 + \eta_3$与$\eta_1$的关系推导。
- 通解形式:通解为特解(如$\eta_1$)加上齐次方程组的通解。
破题关键:通过$\eta_2 + \eta_3 - 2\eta_1$构造齐次方程组的解向量,并验证其与选项的一致性。
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确定齐次方程组的解空间维数
系数矩阵秩为3,变量个数为4,故齐次方程组解空间维数为$4-3=1$,即基础解系仅含一个向量。 -
构造齐次方程组的解向量
设非齐次方程组为$Ax = b$,则$\eta_1, \eta_2, \eta_3$均为解,即$A\eta_1 = A\eta_2 = A\eta_3 = b$。
计算$\eta_2 + \eta_3 - 2\eta_1$:
$\eta_2 + \eta_3 - 2\eta_1 = (1,1,0,3)^T - 2(1,0,1,2)^T = (-1,1,-2,-1)^T$
该向量满足$A(-1,1,-2,-1)^T = 0$,故为齐次方程组的解。其负向量$(1,-1,2,1)^T$也是齐次方程组的解。 -
通解形式
通解为特解$\eta_1$加上齐次方程组的通解:
$\eta_1 + c(1,-1,2,1)^T = (1,0,1,2)^T + c(1,-1,2,1)^T$
对应选项D。