题目
已知 A=} 1 & 0 & -1 1 & 1 & -1 0 & 1 & a^2-1 . 若方程组 Ax=b 有无穷多解, 则 a= ( ).A. -1B. 0C. 1D. 2
已知 $A=\begin{pmatrix} 1 & 0 & -1 \\ 1 & 1 & -1 \\ 0 & 1 & a^2-1 \end{pmatrix}$, $b=\begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ a \end{pmatrix}$. 若方程组 $Ax=b$ 有无穷多解, 则 $a=$ ( ).
A. -1
B. 0
C. 1
D. 2
题目解答
答案
C. 1
解析
本题考查知识点为线性方程组解的判定,解题思路是通过对增广矩阵进行初等行变换,根据方程组有无穷多解的条件来确定参数 $a$ 的值。
首先,写出方程组 $Ax = b$ 的增广矩阵 $\overline{A}=(A|b)$:
$\overline{A}=\begin{pmatrix} 1 & 0 & -1 & 0 \\ 1 & 1 & -1 & 1 \\ 0 & 1 & a^2 - 1 & a \end{pmatrix}$
然后,对增广矩阵进行初等行变换:
- 第二行减去第一行,得到:
$\overline{A}\xrightarrow{r_2 - r_1}\begin{pmatrix} 1 & 0 & -1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & a^2 - 1 & a \end{pmatrix}$ - 第三行减去第二行,得到:
$\overline{A}\xrightarrow{r_3 - r_2}\begin{pmatrix} 1 & 0 & -1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & a^2 - 1 & a - 1 \end{pmatrix}$
对于线性方程组 $Ax = b$,当系数矩阵 $A$ 的秩 $r(A)$ 等于增广矩阵 $\overline{A}$ 的秩 $r(\overline{A})$,且 $r(A)\lt n$($n$ 为未知数的个数)时,方程组有无穷多解。本题中 $n = 3$。
要使方程组有无穷多解,则 $r(A)=r(\overline{A})\lt 3$,那么必须有 $a^2 - 1 = 0$ 且 $a - 1 = 0$。
- 解方程 $a^2 - 1 = 0$,根据平方差公式 $a^2 - b^2=(a + b)(a - b)$,可得 $(a + 1)(a - 1) = 0$,则 $a = 1$ 或 $a = -1$。
- 解方程 $a - 1 = 0$,可得 $a = 1$。
综合两个方程的解,取交集,得到 $a = 1$。