怎么求基础解系,只有一个方程怎么求基础解系( 二 )


线性代数的基础解系是什么 , 该怎样求啊 “主元为x1
x3
x4后 , 自由未知量x2
x5” 。 x1 , x3 , x4的值取决于自由未知量x2 , x5的值 。
举例说明:
方程组:
x1-x2-x3+x4=0
x1-x2+x3-3x4=0
x1-x2-2x3+3x4=0
系数矩阵A经过初等行变换化为(化成行最简形):
1 , -1 , 0 , -1
0 ,
0 , 1 , -2
0 ,
0 , 0 ,
0
A的秩等于2<4 , 所以方程组有非零解 。
与原方程组通解的方程组是:
x1-x2
-x4=0
x3-2x4=0
有二个未知量是自由未知量 , 比如取x2 , x4为自由未知量 , 则
x1=x2+x4
x3=2x4
设x2=c1 , x4=c2 , 则x1=c1+c2 , x3=2c2 , 方程组的通解是:
x=(c1+c2 , c1 , 3c2 , c2)=c1(1 , 1 , 0 , 0)+c2(0 , 0 , 2 , 1)
这里可以证明(1 , 1 , 0 , 0) , (0 , 0 , 2 , 1)线性无关 , 所以它们就是方程组的基础解系 。 而这个基础解系的由来可以看作是让自由未知量x2 , x4分别取(1 , 0)和(0 , 1)后得到两个的解向量 。 (之所以取(1 , 0)和(0 , 1)是为了保证线性无关)
所以一般的解法就是先求基础解系 , 再表示通解 。 方法就是初等变换后得到通解方程组 , 确定自由未知量 , 让自由未知量取形如(1 , 0 , 0 , ... , 0) , (0 , 1 , 0 , ... , 0) , ... , (0 , 0 , 0 , ... , 1)的值 , 对应的解向量就是基础解系 。
基础解系是怎么求出来的? 增广矩阵化最简行

0    3    -6    6    4    -5    
3    -7    8    -5    8    9    
3    -9    12    -9    6    15    

第1行交换第2行
3    -7    8    -5    8    9    
0    3    -6    6    4    -5    
3    -9    12    -9    6    15    


第3行, 减去第1行×1
3    -7    8    -5    8    9    
0    3    -6    6    4    -5    
0    -2    4    -4    -2    6    


第3行, 减去第2行×(-23)
3    -7    8    -5    8    9    
0    3    -6    6    4    -5    
0    0    0    0    23    83    


第3行, 提取公因子23
3    -7    8    -5    8    9    
0    3    -6    6    4    -5    
0    0    0    0    1    4    


第2行, 提取公因子3
3    -7    8    -5    8    9    
0    1    -2    2    43    -53    
0    0    0    0    1    4    


第1行, 提取公因子3
1    -73    83    -53    83    3    
0    1    -2    2    43    -53    
0    0    0    0    1    4    


第1行,第2行, 加上第3行×(-83),(-43)

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