线性代数:方程组
齊次方程組:
就是這個(gè)樣子的,后面的自由項(xiàng)全是0的方程組叫齊次方程組。
那我們現(xiàn)在把未知數(shù)前面的系數(shù)全部提出來,就形成了一個(gè)m*n矩陣,其實(shí)這個(gè)矩陣就是方程組的系數(shù)矩陣。那么根據(jù)這個(gè)系數(shù)矩陣我們就可以唯一確定一個(gè)齊次方程組。如果m=n,那么這個(gè)東西就有行列式了。
如果把所有的x都提取出來,那么久形成了一個(gè)未知數(shù)矩陣。
齊次方程組的三種形式;
矩陣形式:
這個(gè)就是矩陣形式,始終記住我們矩陣的乘法運(yùn)算是怎么算的。
向量形式:
普通形式:
其實(shí)就是我們上面說的那個(gè)基本定義式子
齊次方程組的解
記住一個(gè)小技巧,在方程組中,它的系數(shù)矩陣的秩是幾,就表示獨(dú)立方程的個(gè)數(shù)。矩陣的秩就是行階梯矩陣的臺階數(shù)。
我們要知道一個(gè)常識,那就是,一個(gè)獨(dú)立方程,控制一個(gè)未知數(shù),也就是說,一個(gè)未知數(shù),它有一個(gè)獨(dú)立方程的話就能解出來。如果是兩個(gè)未知數(shù),那么久必須要兩個(gè)獨(dú)立方程才能解出來。少了就不行。
方程組有解的條件:
首先看第一條:
我們上面已經(jīng)說了,一個(gè)未知數(shù)需要一個(gè)獨(dú)立方程,同樣我們還說了,矩陣的秩就是獨(dú)立方程的個(gè)數(shù)。那么現(xiàn)在秩是n。就表示方程組的n個(gè)未知數(shù)有n個(gè)獨(dú)立方程來控制了,每一個(gè)未知數(shù)都被控制了,那么這個(gè)方程一定是有唯一的解的。而在齊次方程組中,這個(gè)解就是零解。
第二種:
很明顯,當(dāng)秩少于未知數(shù)的個(gè)數(shù)的時(shí)候,這個(gè)時(shí)候,有一些未知數(shù)就沒有辦法被獨(dú)立方程限制,因?yàn)楠?dú)立方程的個(gè)數(shù)不夠。這個(gè)時(shí)候,方程組就會(huì)出現(xiàn)無窮多個(gè)解,因?yàn)橛形粗獢?shù)沒有辦法被限制,那么它的取值就是負(fù)無窮到正無窮。
解的性質(zhì):
性質(zhì)一:
這句話的意思就是說,如果和都是方程組的解,那么這兩個(gè)解的線性組合也是方程組的解。
基礎(chǔ)解系:
很明顯,考研的時(shí)候是一定會(huì)考秩r(A)<n的情況的。這個(gè)時(shí)候一定是無窮多個(gè)解。但是我們都知道,無窮多個(gè)解我們是沒有辦法一一列舉出來的。所以我們就有了基礎(chǔ)解系這個(gè)概念,它是這無窮多個(gè)解的代表。
想要成為代表,那么肯定要有這幾個(gè)要求;
1.首先,要代表無窮多個(gè)解,那么你首先得是解。
2.線性無關(guān),就是這些個(gè)解之間,誰都沒有辦法表示另外一個(gè)。就是說,你隨便怎么變換,都沒有辦法變成另外一個(gè)解。
3.基礎(chǔ)解系的成員個(gè)數(shù)=n-r(A)
基礎(chǔ)解系的求解方法:
我們嚴(yán)格按照程序辦事
1.將方程組的系數(shù)矩陣使用初等行變換化為行階梯矩陣或者最簡行階梯矩陣,注意了,化的過程中通通使用初等行變換。
2.按照列找出一個(gè)秩為r(A)的子矩陣。則剩余位置的元素就是自由變量。
3.按照基礎(chǔ)解系的定義,寫出通解。
舉個(gè)栗子:
第一步:化成行階梯矩陣
第二步:找出一個(gè)秩為3的子矩陣
找的技巧,每一個(gè)臺階上任取一列。比如我們這里找的是第1、2、5這散列,那么3和4就是剩下的位置,那么就是自由變量。
第三步:按照基礎(chǔ)解系定義寫出通解
我們一定要記住,這里的通解,一定是滿足方程組的解的那3個(gè)要求的。
所以確定通解的時(shí)候我們有下面3步:
a.確定通解的個(gè)數(shù)
b.解之間線性無關(guān)
記住一個(gè)小技巧:當(dāng)我們在自由變量的區(qū)域賦值的時(shí)候,我們要保證它的行列式不等于0,那么這個(gè)就一定是線性無關(guān)的。
?c.是解
我們把確定了自由變量的的解,帶到系數(shù)矩陣中去確定剩下位置的解。
最后的結(jié)果:
總結(jié)
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