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@ -1,10 +1,10 @@
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在研究线性方程组的解的性质(例如维数)时,我们通常要与其系数矩阵本身的性质产生联系:
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>[!note] 定理1:
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>对于齐次方程组 $\boldsymbol{A}_{m \times n}\boldsymbol{x}=\boldsymbol{0}$,设$\mathrm{rank}\boldsymbol{A}=r$,则
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> $$\dim N(\boldsymbol{A})=n-r$$
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已知三阶方阵 $A=\begin{bmatrix}\alpha_1&\alpha_2&\alpha_3\end{bmatrix}$ 有三个不同的特征值,其中$\alpha_3=2\alpha_1+\alpha_2$,若 $\beta=\alpha_1+3\alpha_2+4\alpha_3$ ,求线性方程组 $Ax=\beta$ 的通解.
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$\begin{bmatrix}1\\3\\4\end{bmatrix}+k\begin{bmatrix}2\\1\\-1\end{bmatrix}, k\in\mathbb{R}$
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>解析:由 $\alpha_3=2\alpha_1+\alpha_2$ 可得 $A$ 的列向量组线性相关, $|A|=0$;又因为 $A$ 的三个特征值各不相同,故 $A$ 有两个不为零的特征值 $\lambda_1,\lambda_2$,且 $A$ 可相似对角化,即 $A=P^{-1}\begin{bmatrix}\lambda_1&&\\&\lambda_2&\\&&0\end{bmatrix}P$,$\mathrm{rank}A=\mathrm{rank}(P^{-1}\begin{bmatrix}\lambda_1&&\\&\lambda_2&\\&&0\end{bmatrix}P)=\mathrm{rank}\begin{bmatrix}\lambda_1&&\\&\lambda_2&\\&&0\end{bmatrix}=2$
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