9.(2.0分)线性方程组是齐次的,当且仅当零向量是它的解。A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查齐次线性方程组的定义以及解的概念。解题思路是根据齐次线性方程组的定义和零向量的性质,分别从充分性和必要性两个方面来证明“线性方程组是齐次的,当且仅当零向量是它的解”这一命题。
充分性证明
充分性是指若零向量是线性方程组的解,那么该线性方程组是齐次的。
设线性方程组为$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{b}$,其中$\mathbf{A}$是系数矩阵,$\mathbf{x}$是未知数向量,$\mathbf{b}$是常数向量。
已知零向量$\mathbf{x}=\mathbf{0}$是该方程组的解,将$\mathbf{x}=\mathbf{0}$代入方程组$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{b}$中,根据矩阵乘法的性质,任何矩阵与零向量相乘都得到零向量,即$\mathbf{A}\mathbf{0}=\mathbf{0}$。
因为$\mathbf{A}\mathbf{0}=\mathbf{b}$,所以$\mathbf{b}=\mathbf{0}$。
当$\mathbf{b}=\mathbf{0}$时,线性方程组$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{b}$就变为$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{0}$,根据齐次线性方程组的定义,形如$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{0}$的线性方程组是齐次线性方程组,所以充分性得证。
必要性证明
必要性是指若线性方程组是齐次的,那么零向量是它的解。
若线性方程组是齐次的,则其形式为$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{0}$。
将零向量$\mathbf{x}=\mathbf{0}$代入该齐次线性方程组中,根据矩阵乘法的性质,$\mathbf{A}\mathbf{0}=\mathbf{0}$,这说明零向量$\mathbf{x}=\mathbf{0}$满足齐次线性方程组$\mathbf{A}\mathbf{x}=\mathbf{0}$,所以零向量是齐次线性方程组的解,必要性得证。
由于充分性和必要性都成立,所以“线性方程组是齐次的,当且仅当零向量是它的解”这一命题是正确的。