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: 2024-05-26 15:11:35 浏览: 127
好的,让我来回答你的问题。首先我们知道,齐次线性方程组 Ax=0 的基础解系中任一向量与 A 的列向量组中任一向量皆正交。这是因为基础解系中的向量是零空间的一组基,它们与 A 的列向量组的积为零,即它们和 A 的列向量组中的向量正交。
其次,我们要证明添加上 Ax=0 的基础解系后的列向量组仍然是线性无关的。我们假设存在一组系数 c1,c2,...,ck,使得
c1A1 + c2A2 + ... + ckAk + b1v1 + b2v2 + ... + bmvm = 0
其中,v1,v2,...,vm 是 Ax=0 的基础解系中的向量。
根据我们前面得出的结论,v1,v2,...,vm 与 A 的列向量组中的向量正交,因此上式可进一步化简为
c1A1 + c2A2 + ... + ckAk = 0
由于 A 的列向量组的极大无关组是线性无关的,因此 c1,c2,...,ck 必须全部为零,才能满足上式。因此,添加上 Ax=0 的基础解系后的列向量组仍然是线性无关的。
希望这个回答对你有帮助。如果你有更多问题,可以继续问我。
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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;
对于齐次线性方程组Ax=0,其基础解系中的向量是满足Ax=0的向量构成的向量组,如果该向量组只有零解,则它的基础解系为空。
对于非空的基础解系,可以通过高斯消元等方法求得。假设该基础解系为{x1,x2,...,xn},则对于任意的i,j∈{1,...,n},有xi·Aj=0,即xi与Aj正交。
其中,Aj为矩阵A的第j列向量,·表示内积符号。
同时,由于x1,x2,...,xn构成基础解系,它们必须线性无关。因此,若有一个向量b可以表示为b=c1x1+c2x2+...+cnxn,其中c1,c2,...,cn为任意常数,则b与向量组{Aj}中的任意一个向量都正交,即b·Aj=0。
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
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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