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文檔簡介
1、3 矩陣的秩和解的存在性定理,目的要求,(3)掌握非齊次線性方程組解的存在性,(1)理解矩陣秩的定義,(2)掌握求矩陣秩和最高階非零子式的方法,(4)掌握齊次線性方程組解的存在性,(5)掌握矩陣秩的性質,一、秩的定義,定義1:在矩陣A中任取k行k列,位于這些行與列相交處的元素按照原來相應位置構成的k階行列式叫做矩陣的 k 階子式. 共,個.,為一階子式;,為二階子式;,為三階子式.,定義2:如果矩陣 A 中,則稱 D 為 A 的一個最高階非零子式.,(2) 所有的 r+1階子式(若有的話)都等于 0,稱數(shù) r 為矩陣 A 的秩.,矩陣 A 的秩記成 R(A).,零矩陣的秩規(guī)定為 0 .,(1)
2、 有一個r階子式 D 0,,例1:求矩陣的秩,4個三階子式全為零,解:,又,例2:求矩陣的秩,三階子式共有4個,全為零,二階子式共有18個,全為零,解:,注:,例3 :求矩陣的秩,所有4階子式均為0,而,解:,定理1:行階梯形矩陣秩等于非零行行數(shù),定理2: 若,證,經(jīng)一次初等行變換矩陣的秩不變,即可知經(jīng)有限次初等行變換矩陣的秩仍不變,,則,證畢,求秩方法,求秩方法:,解釋:,矩陣經(jīng)過有限次行(列)初等變換后其秩不變.,用初等變換把矩陣 A 化成行階梯形矩陣,,矩陣A 的秩 = 此行階梯形矩陣的秩.,例4 求秩和一個最高階非零子式.,解:,二、線性方程組解的存在性定理,解:,分析:若改成求解,則
3、出現(xiàn)0=1矛盾方程,無解.,無解,出現(xiàn)0=1矛盾方程,n元非齊次線性方程組Ax = b解的存在性,方程組無解,方程組有唯一解,方程組有無窮多組解,方程組有解,例6,方程組有唯一解,方程組無解,方程組有無窮多解,解一:,討論當t 為何值時,,(1)有唯一解; (2)無解; (3)有無窮多解,求通解.,例6,方程組有唯一解,解二:,討論當t 為何值時,,(1)有唯一解; (2)無解; (3)有無窮多解,求通解.,方程組無解,方程組有無窮多解,通解為,n元齊次線性方程組Ax = 0解的存在性,有非零解,只有零解,是否有非零解?,解:,有非零解,例 7 三元齊次線性方程組,例 8,問,何時有非零解?,解一:,有非零解,解二:,有非零解,三、秩的性質,2)若有s階非零子式,則,3)若所有t階子式為零,則,4)n階方陣,,若,;否則,5),則,6),可逆,則,7),乘可逆矩陣秩不變,可逆方陣,證明:,A的最高階非零子式總是(A,B)的,非零子式,所以,同理有,即為,設,證明:,證明:,設A為,矩陣,B為,矩陣,則,X為,矩陣. 將矩陣X,B按列分塊,后m-r行全為零行.再設,后m-r個元全為零,后m-r行全為零,證明:,知,,由,有解X=B.,乘積的秩 不超過 第一個因子的秩,乘積的秩不超過每個因子的秩,3 矩陣的秩和解的存在性定理,目的要求,(3)掌握非齊次線性方程組解的存在性,(
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