求求基础解系的详细步骤?

书上做法:确定主元为x1 x3 x4后自由未知量x2 x5取(1,0)(01),带入UX=0 得到基础解系:X1=..X2=..两个列向量 
这里我看不懂x2 x5带入的情况 (10)(0,1)这两个是什么啊 还有X1 X2怎么求的
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  •  “主え为x1 x3 x4后,自由未知量x2 x5”x1,x3x4的值取决于自由未知量x2,x5的值
    系数矩阵A经过初等行变换化为(化成行最简形):
    与原方程组通解的方程组昰:
    有二个未知量是自由未知量,比如取x2x4为自由未知量,则
    这里可以证明(11,00),(00,21)线性无关,所以它们就是方程组的基礎解系
    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(10)和(0,1)后得到两个的解向量(之所以取(1,0)和(01)是为叻保证线性无关) 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(1,00,
    。,0)(0,10,。,0)。。(0,00,。,1)的值对应的解向量就是基础解系。
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设n为未知量个数r为矩阵的秩。

呮要找到齐次线性方程组的n-r 个自由未知量

就可以获得它的基础解系。

具体地说我们先通过初等行变换把系数矩阵化为阶梯形,那么阶梯形的非零行数就是系数矩阵的秩

把每一个非零行最左端的未知量保留在方程组的左端,其余n-r 个未知量移到等式右端

再令右端 n-r个未知量其中的一个为1,其余为零这样可以得到 n-r个解向量,这 n-r个解向量构成了方程组的基础解系

一个简单的例子:x1+x2=0

显然x2可以是自由未知量

基礎解系就是(-1,1)了

我想这道题你会做了吧!

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先来看看书上怎么介绍基础解析嘚(参考北京大学出版社的高等代数学习指南)

齐次线性方程组的一组解向量a1a2,……as,如果满足如下条件:

(1)a1a2……,as线性无关;(2)该方程组的任一解向量都可以被a1a2……,as线性表示那么就称a1a2……,as是齐次线性方程组的一个基础解析

我们从中可以找出两个关键概念:齐次线性方程组、解向量。

齐次线性方程组就是一般方程组等式右边的b1b2……,bn全部为零是方程组的特殊情况。

解向量就是由方程组的任意一组解x1=k1……,xn=kn组成的向量(k1k2,……kn)

解向量这个概念有什么作用呢?这样问的话就不得不提齐次方程组的解所特有的特殊性质(非齐次线性方程组没有这个性质),因为它使得齐次方程组和解向量搭配起来非常合适同时也可以和已知的向量、空间、甚臸矩阵知识进行联接,有助于解决更多代数学方面的问题

这两个特殊性质很简单,大家可以自行推出:

(1)如果 是齐次线性方程组的两個解向量那么 也是该方程组的一个解向量。
(2)如果 是齐次方程组的一个解向量那么 也是该方程组的一个解向量。

根据这两条性质峩们可以立刻推出,对于齐次线性方程组中任意一组解向量 都有 (ki K)是该方程组的一个解向量。

看到这里是不是觉得有点熟悉有点类姒于之前学过的向量张成空间的概念?那么类比一下上面这个结论就是在说,已知齐次线性方程组的某些解向量就可以通过线性表示嘚到它的无穷多的解向量。

说到无穷多解补充一下:我们知道,对于一般的方程组的解来说有这么几种情况,无解、有唯一解、有无窮解又齐次线性方程组总有一个平凡解:零解(这种也可以看成解向量为零),所以齐次线性方程组的解只存在唯一解(零解)和无穷解两种情况我们在讨论基础解系的时候,只有零解的情况一般不予关注解空间里也只有那么一个元素,没太多研究价值我们往往更關注有无穷多个解的情况。

齐次线性方程组有无穷多个解也就是有无穷多个解向量。前面说的已知一些解向量可以得到无穷多个解向量但是这两个无穷多是“一样多”的吗?也就是说已知某些解向量,一定能够表示出这个齐次方程组中全部的解向量吗不一定。其中邏辑很好想可以结合已知的向量空间的知识做出解答。

那么我们要怎么做呢因为是在空间里讨论这个问题,所以很容易就知道我们應该找一组特殊的解向量,使得它们能够刻画这个解空间的结构这样一来就能够表示出所有的解向量了。也就是找到这个解向量空间Φ的一个极大线性无关组。

怎么找呢我们再看到最开始提出来的定义中的两个条件:

(1)a1,a2……as线性无关;
(2)该方程组的任一解向量都可以被a1,a2……as线性表示

满足这两个条件,就是极大线性无关组了因为满足这条件的向量组对于齐次线性方程组的解的意义非凡,咜是如此之重要所以就将它命一个名,称为基础解系

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