题目
非齐次线性方程组 ) 4(x)_(1)+2(x)_(2)-(x)_(3)=2 3(x)_(1)-(x)_(2)+2(x)_(3)=10 11(x)_(1)+3(x)_(2)=8 .
非齐次线性方程组

的解为( )




题目解答
答案






所以本题选D
解析
考查要点:本题主要考查非齐次线性方程组解的存在性判断,核心在于系数矩阵与增广矩阵的秩是否相等。若秩相等则有解,否则无解。
解题思路:
- 构造增广矩阵,通过初等行变换化为阶梯形矩阵。
- 比较系数矩阵和增广矩阵的秩。若秩相等,方程组有解;若增广矩阵的秩更大,则无解。
破题关键:通过行变换发现增广矩阵中出现类似“$0=非零常数$”的矛盾方程,直接判定无解。
步骤1:构造增广矩阵
方程组的增广矩阵为:
$\overline{A} = \begin{pmatrix}4 & 2 & -1 & 2 \\3 & -1 & 2 & 10 \\11 & 3 & 0 & 8\end{pmatrix}$
步骤2:初等行变换化简
-
第一行为主元行,消去第二、第三行的$x_1$项:
- $r_2 \leftarrow r_2 - \frac{3}{4}r_1$:第二行变为$\begin{pmatrix}0 & -\frac{5}{2} & \frac{11}{4} & \frac{17}{2}\end{pmatrix}$。
- $r_3 \leftarrow r_3 - \frac{11}{4}r_1$:第三行变为$\begin{pmatrix}0 & -\frac{5}{2} & \frac{11}{4} & \frac{5}{2}\end{pmatrix}$。
-
第二行为主元行,消去第三行的$x_2$项:
- $r_3 \leftarrow r_3 - r_2$:第三行变为$\begin{pmatrix}0 & 0 & 0 & -6\end{pmatrix}$。
化简后的增广矩阵为:
$\begin{pmatrix}4 & 2 & -1 & 2 \\0 & -\frac{5}{2} & \frac{11}{4} & \frac{17}{2} \\0 & 0 & 0 & -6\end{pmatrix}$
步骤3:判断秩
- 系数矩阵$A$的秩:化简后前两行非零,秩为2。
- 增广矩阵$\overline{A}$的秩:第三行出现矛盾方程$0x_1 + 0x_2 + 0x_3 = -6$,秩为3。
结论:$r(A) \neq r(\overline{A})$,方程组无解。