线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

时间:2026-02-16 02:26:09

1、我们先了解什么是齐次和非齐次:

类似于:

a11x1+a12x2+...+a1nxn=b1,

a21x1+a22x2+...+a2nxn=b2,

................

am1x1+am2x2+...amnxn=bm,(数字均为下标)

中,如果b1,b2,b3...bm不全为0,则该方程组为非齐次方程,

反之(全为0)为其次方程;

2、1.判断方程有没有解:

1)非齐次方程:

充要条件:系数矩阵的秩与增广矩阵的秩相等;

设系数矩阵的秩为rA,增广矩阵的秩为rB,x阶数为n

则有rA=rB=n时,方程组有唯一的解,

当rA=rB<n时,方程有无穷解。

线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

3、现在我们来详细讨论(要求读者自行掌握矩阵消元法):

1)齐次方程解法:

例如:(注意x后面的数字是角标)

x1+x2-3x4-x5=0,

x1-x2+2x3-x4=0,

4x1-2x2+6x3+3x4-4x5=0,

2x1+4x2-2x3+4x4-7x5=0

我们先把系数提取出来记得x的角标对应着位置:

x1+x2-3x4-x5=0提出后应该是:1   1   0(x3不存在,意味着系数为0)   -3   -1

同理得其他系数:

A=1    1    0   -3   -1

     1   -1    2   -1    0

     4   -2    6    3   -4

     2    4    -2   4   -7

变换过后可得

    1     1    0     -3     -1

    0     2   -2     -2     -1

    0     0    0      3      -1

    0      0    0     0       0

在根据该变换系数写出对应的方程组

x1+x2-3x4-x5=0(该处的x3系数为0,不用写出来)

2x2-2x4-2x4-x5=0,

3x4-x5=0

这里开始,要选参数进行解题(不要问为什么这样,这是‘百年’来的成果总结的经验= =)

我们看到这三个方程组的第一个x项分别为(x1,x2,x4),将它们作为未知量,故选取x3,x5(非第一项的x项)为参数,作为参数的表面意思是将他们移到右边。

既有:

x1+x2-3x4=x5'

2x2-2x4=x5'+2x3'

3x4=x5'(加 ' 的原因是区别于原来的x项,原来的x项是作为未知量存在的)

又到一个重点了(别问为什么,这样解比较方便,前人总结的经验,记住就好)

线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

4、2)非齐次方程组的解法:

类似于上题,为了节约你的眼睛资源,我就简单说一下

假设

x1+x2-3x4-x5=a,

x1-x2+2x3-x4=b,

4x1-2x2+6x3+3x4-4x5=c,

2x1+4x2-2x3+4x4-7x5=d

线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

5、即

x1+x2-3x4-x5=A,

2x2-2x3-2x4-x5=B,

3x4-x5=C

重点来了:

与齐次方程不同,这里要先求出特解,而特解一般保留的未知量是第一个x项数!!

这里即保留

    x1,x2,x4    (x3,x5设为0)

所以原方程可化为

   x1+x2-3x4=A,

   2x2-2x4=B,

   3x4=C,

线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

6、还没有完!!!这只是特解!还要求基础解系

在这里我们要把右边的数全部变为0,即

A=1    1    0   -3   -1

     1   -1    2   -1    0

     4   -2    6    3   -4

     2    4    -2   4   -7

就和齐次方程一样了,不多说(和上题一样的解法),我们可解得:

X1=(-1,1,1,0,0),X2=(7/6, 5/6, 0, 1/3, 1)

所以方程通解为

X=特解+基础解系

   =(A+2/3C-1/2B,  1/3C+1/2B,  0,  C,  0)+k1(-1,1,1,0,0)+k2(7/6, 5/6, 0, 1/3, 1)

线性方程租的解法(非齐次方程和齐次方程)

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