針對ax = b有如下問題:
(1)該線性方程組是否有解?
(2)如果有解,那麼解的結構是怎樣的?
對於ax = b,其中矩陣a如下:
a = [ 1 2 2 2 ]
[ 2 4 6 8 ]
[ 3 6 8 10]
向量x如下:
x = ( x1 )
( x2 )
( x3 )
( x4 )
對於該方程是否有解,向量b至關重要,我們可以看出來,第三行是第一行和第二行的和,也就是說,不是每乙個向量b都有解,b3必須是b1和b2的和該方程才有解。
關於可解性等價的描述是:ax = b有解的條件是向量b位於矩陣a的column space。
ok,現在可以小心的給出乙個b,讓該方程有解,有解的向量b如下:
b = ( 1 )
( 5 )
( 6 )
對矩陣a進行消元(b進行同樣的動作),得到:
a = [ 1 2 2 2 ] b = ( 1 )
[ 0 0 2 4 ] ( 3 )
[ 0 0 0 0 ] ( 0 )
由於矩陣a的rank是2,因此方程有2個自由變數(x2和x4),先將自由變數設定為0,得到乙個特解
方程變成:
x1 + 2x3 = 1
2x3 = 3
x1 = -2, x3 = 3/2
因此,乙個特解是:
xp = ( -2 )
( 0 )
( 3/2 )
( 0 )
由於有4個未知量,但是只有兩個有效的方程,因此解是無窮多的,如何描述所有的解?
這裡要引入齊次解,所有的齊次解組成的null space,因此上面方程的全解應該是null space中的向量加上特解。
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