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[2005年] 已知齐次线性方程组(I)与方程组(Ⅱ)同解,求a,b,c的值.
[2005年] 已知齐次线性方程组(I)与方程组(Ⅱ)同解,求a,b,c的值.
admin
2019-04-15
39
问题
[2005年] 已知齐次线性方程组(I)与方程组(Ⅱ)同解,求a,b,c的值.
选项
答案
解一 方程组(Ⅱ)的未知数的个数大于方程的个数,故必有无穷多解,因而必有基础解系.于是方程组(I)也有无穷多解,则方程组(I)的系数矩阵的秩必小于3.由此可确定a.而方程组(I)的系数矩阵 [*] 因秩(A)<3,从而a=2,且α=[1,-1,1]
T
为方程组(I)的一个基础解系.它当然也是方程组(Ⅱ)的解.将x
1
=-1,x
2
=-1,x
3
=1代入方程组(Ⅱ)可求得b=1,c=2或b=0,c=1. 当b=1,c=2时,方程组(Ⅱ)的系数矩阵化为[*]其基础解系也只含一个解向量α=[-1,-1,1]
T
,故方程组(I)与(Ⅱ)同解. 当b=0,c=1时,方程组(Ⅱ)的系数矩阵可化为[*]其基础解系含两个解向量,方程组(I)与(Ⅱ)的解不同,因而它们不同解. 因而当a=2,b=1,c=2时,两方程组同解,故所求的常数为a=2,b=1,c=2. 解二 因方程组(I)与(Ⅱ)同解,而方程组(Ⅱ)有无穷多组,故方程组(I)也有无穷多组解,则方程组(I)与(Ⅱ)的联立方程组 [*] 也必有无穷多组解.因而其系数矩阵A的秩必小于等于2,而用初等行变换化A为阶梯形,得到 [*] 由式①得到a=2,解式②与式③得到b(1-b)=0,故b=1或b=1.当b=1时,有c=2;当b=0时,c=1. 上面由方程组(Ⅲ)有无穷多解求出了参数a,b,c的取值,但这些取值能否保证两方程组同解,还要加以判别.事实上,当a=2,b=1,c=2时,方程组(I)的基础解系为[-1,-1,1]T.而对方程组(Ⅱ)的系数矩阵施行初等行变换,有 [*] 显然,它也有相同的基础解系[-1,-1,1]
T
,故方程组(I)与(Ⅱ)同解,但当b=0,c=1时,方程组(Ⅱ)的系数矩阵可由初等行变换化为 [*] 显然,其基础解系为α
1
=[0,1,0]
T
,α
2
=[-1,0,1]
T
与方程组(I)的不同,所以它们不同解.
解析
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考研数学三
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