兩個齊次線性方程組的係數矩陣的行向量線性等價,那麼它們是否是同乙個基礎解系?

時間 2021-06-06 14:44:04

1樓:天下無難課

如果兩個n階矩陣等價,它們必然同秩。如果它們對應的方程組有「基礎解系」,就是有無窮多解,那就意味著它們是不滿秩的。

如果不滿秩(r<n),則必然有基礎解系的秩(設為q)不為零,必有q=n-r。它們解空間的秩是一樣的,也就是基礎解系(指解空間的基)的數量是一樣的。但你不能說兩個方程組的解空間是一樣(重合)的。

以3維秩2矩陣為例。若A,B都是秩2的,則A,B各自可以張成的子空間是乙個「平面」。若是齊次方程組,則這兩個平面都是過原點的。

但過原點的兩個平面未必重合,它們之間可以有夾角的,對吧?

那麼,對於這兩個平面上的點,都有y=Ax或y=Bx的關係。若取y=0,成了齊次方程組,這時的非零解就都分布在或原點而與平面垂直的直線上(q=1的解空間)。

A組和B組的解空間都是直線,同秩q=1,兩者基礎解系的規模是一樣的,但基是不一樣的,由在各自基上形成的解空間也是不同方向的直線(雖然都過原點)。

只有在A,B重合的情況下,它們的解空間才是同一根直線。

基礎解系是解空間的基,矩陣等價,只能保證基的數量相同(解空間的秩相同),但不能保證基相同,更不能保證解空間相同了。

所以,A,B雖為同秩,能使Ax=0成立的x不一定能使Bx=0成立,只是它們(解們)都被侷限在各自的直線形的空間中,受限制的程度是一樣的,心裡一樣的苦,是同情兄。

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