關(guān)于線性方程組只有零解和有非零解的理解
該篇我們將討論行列式以及如何幫助確定線性方程組的解。行列式是一個(gè)與方陣(即行數(shù)和列數(shù)相等的矩陣)相關(guān)的數(shù)值量。對(duì)于一個(gè)線性方程組,我們可以使用增廣矩陣的主矩陣(不包含增廣列)來計(jì)算行列式。根據(jù)行列式的值,我們可以判斷線性方程組是否有唯一解、無解或無窮多解。
行列式只有零解 (無解): 如果線性方程組的主矩陣的行列式等于零(行列式 |A|=0),那么我們不能保證方程組有唯一解。此時(shí),我們需要進(jìn)一步檢查增廣矩陣。如果增廣矩陣經(jīng)過高斯消元或高斯-若爾當(dāng)消元后,得到一個(gè)矛盾方程(例如 0=1),那么這個(gè)線性方程組就是不相容的,沒有解。這種情況下,我們稱行列式只有零解或無解。
行列式有非零解 (有解): 如果線性方程組的主矩陣的行列式不等于零(行列式 |A|≠0),那么我們可以確定方程組存在唯一解或有無窮多解。具體情況如下:
a) 唯一解: 如果行列式 |A|≠0,且矩陣A是一個(gè)方陣,那么線性方程組存在唯一解。這是因?yàn)榉橇阈辛惺揭馕吨仃嘇是可逆的,我們可以直接使用A的逆矩陣(記為A^-1)來求解方程組。解可以通過以下公式計(jì)算:x = A^-1 * b,其中x是未知數(shù)向量,b是線性方程組右側(cè)的常數(shù)向量。
b) 無窮多解: 如果行列式 |A|≠0,但矩陣A不是一個(gè)方陣(即行數(shù)和列數(shù)不相等),這種情況下,線性方程組可能有無窮多解。這通常發(fā)生在自由變量(即可以取任意值的變量)的情況下。通過對(duì)增廣矩陣進(jìn)行高斯消元或高斯-若爾當(dāng)消元,我們可以找到自由變量,并表示解集合為一個(gè)參數(shù)化解的形式。
總之,根據(jù)線性方程組的主矩陣的行列式,我們可以判斷線性方程組是否有唯一解、無解或無窮多解。如果行列式等于零,我們需要進(jìn)一步檢查增廣矩陣以確定是否有解。如果行列式不等于零,我們可以確定方程組存在唯一解(當(dāng)A是方陣時(shí))或無窮多解(當(dāng)A不是方陣時(shí))。