说明齐次线性方程组 Ax=0 的基础解系中任一向量与 的列向量组中任一向量皆正交;进而 的列向量组的极大无关组添加上Ax=0 的基础解系仍然是线性无关的
时间: 2024-06-02 21:11:30 浏览: 96
求极大线性无关组的方法讨论
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首先,对于一个齐次线性方程组 Ax=0,它的解空间是一个线性空间,其中基础解系是指解空间中的一组向量,它们构成了解空间的一组基。
假设基础解系为 {v1, v2, ..., vk},则对于任意一个向量 w 属于解空间,都可以表示为 w = c1v1 + c2v2 + ... + ckvk,其中 c1, c2, ..., ck 是任意常数。
现在考虑 的列向量组 {u1, u2, ..., um},根据定义,我们需要证明任意一个基础解系中的向量与任意一个 的列向量都正交。
设 vi 是基础解系中的一个向量,uj 是 的列向量组中的一个向量,那么有:
vi * uj = 0(其中 * 表示向量的内积)
这是因为 Ax=0 表示的是矩阵 A 与向量 x 的乘积等于零向量,因此矩阵 A 的每一列与解向量都正交。根据向量的线性性质,我们可以将任意解向量表示为基础解系中向量的线性组合,因此基础解系中的任意向量与 的列向量组中的任意向量都正交。
接下来,我们需要证明将 Ax=0 的基础解系与 的列向量组的极大无关组添加起来仍然是线性无关的。我们知道,将两个线性无关的向量组合起来仍然是线性无关的,因此我们只需要证明 Ax=0 的基础解系与 的列向量组的极大无关组都是线性无关的。
对于 Ax=0 的基础解系,我们已经知道它是线性无关的,因为它是一个解空间的基。对于 的列向量组的极大无关组,我们可以将它们看作矩阵 A 的列向量组的极大无关组,因此它们也是线性无关的。
因此,将 Ax=0 的基础解系与 的列向量组的极大无关组添加起来仍然是线性无关的。
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