解下列其次解下列线性方程组组

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1,齐次解下列线性方程组组AX=0的基础解系由解空间中最大线性无关的向量组构成.设囿向量组:a1,a2,.am,请给出它们线性相关的定义;
2,请描述非齐性方程组AX=b的解的结构定理;(即什么条件下无解?什么条件下有唯一解?什么条件下有无窮多组解,此时解由那两部分组成?)

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* 线性微分方程组的基本理论 一、齊次解下列线性方程组组的解的结构 二、非齐次解下列线性方程组组的解的结构 则方程称为非齐次线性的 则方程称为齐次线性的。 如果 若 为常数矩阵则称为常系数解下列线性方程组组。 如果 一、齐次解下列线性方程组组的解的结构 (1) (2) 证明: 定理1 若 是方程组(2)的解 则它们的线性组合 也是方程组(2)的解。 特别: 问题: 是方程组(2)的解 时, 当 是(2)的解 若 是通解? (1) 满足什么条件时 (2) 滿足什么条件时 表示所有解 否则称 为线性无关。 线性相关与线性无关 则称 在 上 线性相关 使得等式 如果存在不全为零的常数 例1 线性相关。 例2 线性无关 设有 n 个定义在区间 上的向量函数 朗斯基行列式 称为这些向量函数的朗斯基行列式。 如果向量函数 上线性相关则它们的朗斯基行列式 定理2 在区间 由假设,存在不全为零的常数 使得 证明 即方程组 有非零解 而其系数行列式恰是 线性无关,那么它们的朗斯基行列式 设有某一个 使得 考虑下面的齐次解下列线性方程组组: 证明 用反证法。 定理3 (2 ) 如果 的解 故 证毕 它的系数行列式 ,所以方程组有非零解 以这个非零解作向量函数 易知 x(t) 是(2) 的解且满足初始条件 而在 上恒等于零的向量函数 0 也是(2)的 满足初始条件 的解。 使 因为 不全为零这就与 线性无关矛盾。 由解的唯一性知道 即 定理得证。 线性相关 使 则 若存在 推论1 设方程组(2)的解 重要结论 方程组(2)的解 在区间 线性无關 线性相关 定理3 定理2 从上述结论可得 上 方程组(2)的解 在区间 线性相关 上 证明: 在 上连续,取 则方程组(2)分别满足下列条件的解存在 方程组(2)一萣存在 n 个线性无关的解. 定理4 线性无关。 而 故 的解则(2)的任一解 x ( t ) 均可表示为 是(2)n 个线性无关 如果 这里 是相应的确定常数。 定理5 方程组(2)的线性无关解的最大个数等于 n n阶齐解下列线性方程组的所有解构成一个n维线性空间。 推论2 推论1 定理6 (通解结构定理) 是方程组(2)嘚n个线性 无关的解则 如果 (1)方程组(2)的通解可表为 (2) 方程组(2)的任一解 都可表示为 基本解组:(2)的 n 个线性无关解。 解矩阵: 由(2)的 n 個解的列构成的矩阵 由(2)的n 个线性无关解的列构成的矩阵。 基解矩阵: (2) 是(2)的任一解则 而且,如果对某一个 定理8 定理7 (2)一定存茬基解矩阵 ;且若 一个解矩阵 是基解矩阵的充要条件是 c是常数向量 例4 验证 是方程组 的基解矩阵。 首先证明 是解矩阵 令 解 这表示 是方程組的解, 是解矩阵 又因为 是基解矩阵。 所以 因此 如果 推论1 是(2) 在区间 上的 常数矩阵,那么, 基解矩阵 C 是非奇异 也是(2)在区间 上的基解矩阵。 (2)的两个基解矩阵那么,存在一个非奇异 常数矩阵C, 使得在区间 上 如果 在区间 上是方程组 推论2 的基解矩阵那么,这个方程组为 如果 在区間 上是某方程组 推论3 证明 设所求方程组为 则 故 例5 已知一个一阶线性齐次方程组的基解矩阵为 求该方程组。 解 所求方程组为 性质1 是(1)的解 昰(1)的解。 方程组(2)的解则 如果 是对应齐次 二、非齐次解下列线性方程组组的解的结构 (1) (2) *

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