题目
某5元齐次线性方程组经初等变换将系数矩阵化为} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 1 & 5 & -2 & 0 2 & 0 ,自由未知量可取为(1) x_4, x_5;(2) x_3, x_5;(3) x_1, x_5;(4) x_2, x_3,那么正确的有( )A. 4个B. 1个C. 3个D. 2个
某5元齐次线性方程组经初等变换将系数矩阵化为$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 1 & 5 & -2 & 0 \\ 2 & 0 \end{pmatrix}$,自由未知量可取为(1) $x_4, x_5$;(2) $x_3, x_5$;(3) $x_1, x_5$;(4) $x_2, x_3$,那么正确的有( )
A. 4个
B. 1个
C. 3个
D. 2个
题目解答
答案
B. 1个
解析
本题考查齐次线性方程组自由未知量的选取知识,解题思路是通过对系数矩阵进行初等变换,找到矩阵的秩,进而确定自由未知量的个数,再判断各个选项的正确性。
下面进行详细的计算和分析:
- 对系数矩阵$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 1 & 5 & -2 & 0 \\ 2 & 0 \end{pmatrix}$进行初等变换:
- 第二行减去第一行,得到$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 0 & 6 & -4 & -3 \\ 2 & 0 \end{pmatrix}$。
- 第三行减去$2$倍的第一行,得到$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 0 & 6 & -4 & -3 \\ 0 & 2 & -4 & -6 \end{pmatrix}$。
- 第二行除以$6$,得到$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 0 & 1 & -\frac{2}{3} & -\frac{1}{2} \\ 0 & 2 & -4 & -6 \end{pmatrix}$。
- 第三行减去$2$倍的第二行,得到$\begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 & 3 & -4 \\ 0 & 1 & -\frac{2}{3} & -\frac{1}{2} \\ 0 & 0 & -\frac{8}{3} & -5 \end{pmatrix}$。
- 由此可知矩阵的秩为$2$。
- 因为方程组有$5$个未知数,矩阵的秩为$2$,所以自由未知量的个数为$5 - 2 = 3$。
- 逐一分析各个选项:
- 选项(1) $x_4, x_5$,自由未知量个数为$2$,不符合要求。
- 选项(2) $x_3, x_5$,自由未知量个数为$2$,不符合要求。
- 选项(3) $x_1, x_5$,自由未知量个数为$2$,不符合要求。
- 选项(4) $x_2, x_3$,自由未知量个数为$2$,不符合要求。
- 所以正确的选项只有$1$个。