ak1 , ak 2 ,, akr全为零,这与条件:存在不全为零的实数 ak1 , ak 2 ,, akr, bi1 ,, b,1 i s ,
且 k i 矛盾,故而 bi1
,1 i s ,且 k i 不全为零;因此,我们可以得到 ak1
不全为零。于是,我们有
ak1tk1 ak 2tk 2 akr tkr
bi1ti1 bi 2ti 2 bir tir ,
k k i i
其中1 i s ,且 k i 。我们设齐次线性方程组 Ai X 0 的解空间为Vi (1 i s ),由
tk1 , tk 2 ,, tkr为方程组 Ak X 0 的基础解系,则 ak1tk1 ak 2tk 2 akr t 是方程组 Ak X 0
的非零解,并令a
k1tk1
ak 2tk 2
a
kr tkr
,则有Vk
;同理可知
bi1ti1 bi 2ti 2 bir t是方程组 A X 0 的非零解,又
ak1tk1 ak 2tk 2 akr tkr
bi1ti1 bi 2ti 2 bir tir ,
k k i i
其中1 i s ,且 k i 。即 ak1tk1 ak 2tk 2 akr tkrVi ,所以Vi ,故而齐次线性方程组
k k
Ai X 0 与方程组 Ak X 0 ( k i )有非零公共解。以此类推我们可以得到
V1V2 V3 Vs 。
综上,齐次线性方程组 A1 X 0 , A2 X 0 ,……, As X 0 有非零公共解。
必要性 若齐次线性方程组 A1 X 0, A2 X 0,, As X 0 有非零公共解,不妨设为,
且0 ,,则存在不全为零的实数 ak1
, ak 2
,, a
krk 使得
ak1tk1 ak 2tk 2 akr tkr ;
k k
且存在不全为零的实数 bi1
,, bir
,其中1 i s ,且 k i ,使得
bi1ti1bi 2 ti 2bir tir ;
从而我们可得
于是 a 1t 1a 2t2a t
b 1t 1 b 2t 2 b t
0 ,即存在不全为零的实数向量组
同时,在各类代数书中我们还常见这样一个定理。
引理 2[3] n 元齐次线性方程组 A X 0, A X 0,, A X 0 有非零公共解的充要条件是
证明 充分性 若有秩
n ,则齐次线性方程组
有非零解,不妨设为
,0 ,则有
A10, A20,, As0, 即齐次线性方程组 A1 X 0, A2 X 0,, As X 0 有非零公共解。
必要性 若齐次线性方程组 A1 X 0, A2 X 0,, As X 0 有非零公共解,则有
A10, A20,, As0 。
例 1 设四元齐次线性方程组(Ⅰ)为
且另一个四元齐次线性方程组的一个基础解系为
1 2,1, a 2,1 ,2 1,2,4, a 8 。
(1)求方程组(Ⅰ)的一个基础解系;
(2)当 a 为何值时,方程组(Ⅰ)与方程组(Ⅱ)有非零公共解?若有非零公共解,求 出全部非零公共解。 浅谈两个线性方程组的解(5):http://www.youerw.com/shuxue/lunwen_82659.html