题目
20.非齐次线性方程组 Ax=b 中,系数矩阵 A 和增广矩阵的秩都等于 4,A 是 4×6 矩阵,则( )。A. 无法确定方程组是否有解B. 方程组有无穷多解C. 方程组有惟一解D. 方程组无解
20.非齐次线性方程组 Ax=b 中,系数矩阵 A 和增广矩阵的秩都等于 4,A 是 4×6 矩阵,则( )。
A. 无法确定方程组是否有解
B. 方程组有无穷多解
C. 方程组有惟一解
D. 方程组无解
题目解答
答案
B. 方程组有无穷多解
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及唯一性的判定,涉及秩的概念及其应用。
解题核心思路:
- 判断方程组是否有解:根据系数矩阵秩与增广矩阵秩是否相等。若相等,则有解;否则无解。
- 判断解的个数:若方程组有解,解的个数由未知数个数与系数矩阵秩的差决定。若差值大于0,则有无穷多解;等于0,则有唯一解。
破题关键点:
- 题目中明确给出系数矩阵秩和增广矩阵秩均为4,说明方程组有解。
- 系数矩阵为4×6矩阵,说明未知数个数为6,秩为4,因此解空间维数为6−4=2,即存在两个自由变量,对应无穷多解。
步骤1:判断方程组是否有解
根据线性方程组理论,若系数矩阵秩等于增广矩阵秩,则方程组有解。题目中两者均为4,因此方程组有解,排除选项D和A。
步骤2:判断解的个数
非齐次线性方程组的解的结构为:特解 + 齐次方程组的通解。齐次方程组解空间的维数为未知数个数 − 系数矩阵秩,即:
$n - r = 6 - 4 = 2$
由于解空间维数大于0,齐次方程组有无穷多解,因此非齐次方程组也必有无穷多解,对应选项B。