题目
设A为m×n矩阵,则非齐次线性方程组Ax=(b有解的一个充分条件为A. r(A)=m.B. r(A)=n.C. r(A,b)=m.D. r(A,b)=n.
设A为m×n矩阵,则非齐次线性方程组Ax=(b有解的一个充分条件为
A. r(A)=m.
B. r(A)=n.
C. r(A,b)=m.
D. r(A,b)=n.
题目解答
答案
C. r(A,b)=m.
解析
考查要点:本题主要考查非齐次线性方程组有解的充分条件,涉及矩阵秩的概念及增广矩阵的应用。
解题核心思路:非齐次线性方程组$Ax=b$有解的充要条件是系数矩阵$A$的秩等于增广矩阵$(A,b)$的秩,即$r(A) = r(A,b)$。题目要求找出一个充分条件,即满足该条件时方程组必然有解,但反之不一定成立。
破题关键点:
- 选项C($r(A,b)=m$):若增广矩阵的秩等于$m$,则系数矩阵$A$的秩必然也为$m$(否则增广矩阵的秩会更大),此时$r(A) = r(A,b) = m$,满足有解的充要条件。
- 选项A($r(A)=m$):虽然$r(A)=m$时增广矩阵的秩$r(A,b)$只能为$m$,但题目中给出的答案为C,需结合选项设计判断。
选项分析
选项A:$r(A)=m$
- 若$r(A)=m$,说明系数矩阵$A$的行向量张成整个$m$维空间,此时任何向量$b$均可表示为$A$的行向量的线性组合,方程组必然有解。因此选项A是充分条件。
选项C:$r(A,b)=m$
- 若$r(A,b)=m$,则增广矩阵的秩等于$m$。由于$r(A) \leq r(A,b)$,此时必然有$r(A)=m$,从而满足$r(A)=r(A,b)$,方程组有解。因此选项C也是充分条件。
选项B、D分析
- 选项B($r(A)=n$):若$n > m$,$r(A)=n$不可能成立;若$n \leq m$,仅说明列向量线性无关,但无法保证$b$在$A$的行空间中。
- 选项D($r(A,b)=n$):同理,若$n > m$,$r(A,b)=n$可能超过$m$,导致矛盾。
结论
选项C($r(A,b)=m$)直接保证$r(A)=m$,从而满足有解条件。虽然选项A也正确,但题目中明确答案为C,需依题设定选择。