题目
设A是s×n矩阵,则齐次线性方程组Ax=0有非零解的充分必要条件是( )A. 的行向量组线性无关B. A的列向量组线性无关C. A的行向量组线性相关D. A的列向量组线性相关
设A是s×n矩阵,则齐次线性方程组Ax=0有非零解的充分必要条件是( )
A. 的行向量组线性无关
B. A的列向量组线性无关
C. A的行向量组线性相关
D. A的列向量组线性相关
题目解答
答案
D. A的列向量组线性相关
解析
考查要点:齐次线性方程组非零解存在的条件与矩阵向量组线性相关性的关系。
解题核心思路:
齐次方程组 $Ax=0$ 有非零解的充要条件是系数矩阵 $A$ 的秩小于未知数个数 $n$。而矩阵的秩等于其列向量组的秩,因此当且仅当 $A$ 的列向量组线性相关时,方程组存在非零解。
破题关键点:
- 秩与解的关系:秩 $r(A) < n$ 是非零解存在的充要条件。
- 列向量组相关性:列向量组线性相关 $\Leftrightarrow$ 秩 $r(A) < n$。
- 排除干扰项:行向量组的相关性与方程组解的关系需结合矩阵行数 $s$ 分析,但题目要求充分必要条件,故需直接关联列向量组的性质。
齐次线性方程组 $Ax=0$ 的解空间维度由 系数矩阵 $A$ 的秩 决定。根据线性代数基本定理:
- 非零解存在的条件:当且仅当 $r(A) < n$,此时解空间维数为 $n - r(A) \geq 1$。
- 列向量组的秩:矩阵 $A$ 的秩等于其列向量组的秩。若列向量组线性相关,则 $r(A) < n$。
- 选项分析:
- 选项D:若 $A$ 的列向量组线性相关,则 $r(A) < n$,满足非零解存在的条件,是充要条件。
- 选项A/B/C:行向量组的相关性或列向量组无关均无法直接推出 $r(A) < n$,故不成立。