若 alpha_1, alpha_2 是齐次线性方程组 Ax=0 的基础解系,beta_1, beta_2 是非齐次线性方程组 Ax=b 的两个特解,则 Ax=b 的通解可以写为(A) X=k_1alpha_1+k_2(alpha_1-alpha_2)+2beta_1 (forall k_1, k_2 in R).(B) X=k_1alpha_1+k_2(alpha_1+alpha_2)+(beta_1+beta_2) (forall k_1, k_2 in R).(C) X=k_1alpha_1+k_2(alpha_1-alpha_2)+(beta_1+beta_2)/(2) (forall k_1, k_2 in R).(D) X=k_1alpha_1+2k_2alpha_1+(beta_1+beta_2)/(2) (forall k_1, k_2 in R).
若 $\alpha_1, \alpha_2$ 是齐次线性方程组 $Ax=0$ 的基础解系,$\beta_1, \beta_2$ 是非齐次线性方程组 $Ax=b$ 的两个特解,则 $Ax=b$ 的通解可以写为
(A) $X=k_1\alpha_1+k_2(\alpha_1-\alpha_2)+2\beta_1$ ($\forall k_1, k_2 \in R$).
(B) $X=k_1\alpha_1+k_2(\alpha_1+\alpha_2)+(\beta_1+\beta_2)$ ($\forall k_1, k_2 \in R$).
(C) $X=k_1\alpha_1+k_2(\alpha_1-\alpha_2)+\frac{\beta_1+\beta_2}{2}$ ($\forall k_1, k_2 \in R$).
(D) $X=k_1\alpha_1+2k_2\alpha_1+\frac{\beta_1+\beta_2}{2}$ ($\forall k_1, k_2 \in R$).
题目解答
答案
非齐次线性方程组 $Ax = b$ 的通解形式为:
$X = k_1 \alpha_1 + k_2 \alpha_2 + \gamma$
其中 $\alpha_1, \alpha_2$ 是齐次方程 $Ax = 0$ 的基础解系,$\gamma$ 是非齐次方程的特解。
已知 $\beta_1, \beta_2$ 是非齐次方程的特解,且 $\beta_1 - \beta_2$ 是齐次方程的解。选项分析如下:
选项 (A): $X = k_1 \alpha_1 + k_2 (\alpha_1 - \alpha_2) + 2\beta_1$
- $\alpha_1, \alpha_1 - \alpha_2$ 线性无关,但特解 $2\beta_1$ 不满足 $A(2\beta_1) = b$(除非 $b = 0$),错误。
选项 (B): $X = k_1 \alpha_1 + k_2 (\alpha_1 + \alpha_2) + (\beta_1 + \beta_2)$
- $\alpha_1, \alpha_1 + \alpha_2$ 线性无关,但特解 $\beta_1 + \beta_2$ 不满足 $A(\beta_1 + \beta_2) = b$(除非 $b = 0$),错误。
选项 (C): $X = k_1 \alpha_1 + k_2 (\alpha_1 - \alpha_2) + \frac{\beta_1 + \beta_2}{2}$
- $\alpha_1, \alpha_1 - \alpha_2$ 线性无关,且特解 $\frac{\beta_1 + \beta_2}{2}$ 满足 $A\left(\frac{\beta_1 + \beta_2}{2}\right) = b$,正确。
选项 (D): $X = k_1 \alpha_1 + 2k_2 \alpha_1 + \frac{\beta_1 + \beta_2}{2}$
- 只有一个齐次解 $\alpha_1$,不符合基础解系要求,错误。
答案: $\boxed{C}$