線性方程組是各個方程關于未知量均為一次的方程組(例如2元1次方程組)。對線性方程組的研究,中國比歐洲至少早1500年,記載在公元初《九章算術》方程章中。中學階段學習的二元線性方程組,因未知量的個數較少,求解起來相對簡單。隨著不斷深入,未知量的個數不斷增加,求解起來越來越復雜,但采用的思想都是高斯消元法。
采用的方法基本以下的三種變換:
(1)把一個方程的倍數加到另一個方程上;
(2)互換兩個方程的位置;
(3)用一個非零數乘某一個方程.
這三類操作是解線性變換的基本操作,將原方程組變成階梯形方程組。實際上這三種變換也就對應著矩陣的初等行變換。
關于線性方程組一般有三種表示方法:
(1) 線性方程組解的判別
為了書寫方便,對于一個線性方程組只寫它的系數和常數項,也就是將其排成一張表,即上述的系數矩陣和增廣矩陣。后續(xù)的很多問題通過這兩矩陣來研究。
對于線性方程組解的情況,利用高斯消元法化階梯形方程組,觀察最后一個方程,以此來判斷無解還是有解的判別準則。
(2)線性方程組的解結構
(3)線性方程組的求解
?、賹懗鲈鰪V矩陣
②對增廣矩陣進行初等行變換,變成一個階梯形矩陣,并且左上角為r級單位矩陣。
?、巯禂稻仃嚭髇?r列所對應的未知數就是自由未知量,n?r個自由未知量中的一個分別取1或其他數,而其余自由未知量取零,計算出相應的解,從而得到導出組的基礎解系。
④自由未知量全部取零,計算出一個特解。
?、萦锰亟馀c基礎解系表示出一般解。
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