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什么叫齐次线性方程组,什么又叫非齐次线性方程组?

发布日期:2025-04-11

线性方程组是各个方程关于未知量均为一次的方程组,而齐次线性方程组和非齐次线性方程组是线性方程组的两种类型,二者区别在于常数项是否全为零:

齐次线性方程组

含有nn个未知数x1,x2,,xnx_1,x_2,\cdots,x_n的齐次线性方程组的一般形式为:
{a11x1+a12x2++a1nxn=0a21x1+a22x2++a2nxn=0am1x1+am2x2++amnxn=0\begin{cases} a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + \cdots + a_{1n}x_n = 0 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + \cdots + a_{2n}x_n = 0 \\ \cdots \\ a_{m1}x_1 + a_{m2}x_2 + \cdots + a_{mn}x_n = 0 \end{cases}

a11x1+a12x2++a1nxn=0a21x1+a22x2++a2nxn=0am1x1+am2x2++amnxn=0
其中aija_{ij}i=1,2,,mi = 1,2,\cdots,mj=1,2,,nj = 1,2,\cdots,n)是方程组的系数,mm是方程的个数。齐次线性方程组的显著特点是等号右边的常数项全为00。由于x1=x2==xn=0x_1 = x_2 = \cdots = x_n = 0必定是它的解,这个解被称为零解。如果方程组还有其他解,那么这些解就被叫做非零解。判断齐次线性方程组是否有非零解,通常可以通过系数矩阵的秩来确定。当系数矩阵AA 的秩 r(A)<nr(A) < n(未知数的个数)时,方程组有非零解;当 r(A)=nr(A) = n 时,方程组只有零解。

非齐次线性方程组

含有nn个未知数x1,x2,,xnx_1,x_2,\cdots,x_n的非齐次线性方程组的一般形式为:
{a11x1+a12x2++a1nxn=b1a21x1+a22x2++a2nxn=b2am1x1+am2x2++amnxn=bm\begin{cases} a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + \cdots + a_{1n}x_n = b_1 \\ a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + \cdots + a_{2n}x_n = b_2 \\ \cdots \\ a_{m1}x_1 + a_{m2}x_2 + \cdots + a_{mn}x_n = b_m \end{cases}

a11x1+a12x2++a1nxn=b1a21x1+a22x2++a2nxn=b2am1x1+am2x2++amnxn=bm
其中aija_{ij}i=1,2,,mi = 1,2,\cdots,mj=1,2,,nj = 1,2,\cdots,n)是方程组的系数,bib_ii=1,2,,mi = 1,2,\cdots,m)是常数项,且至少有一个bi0b_i\neq0。非齐次线性方程组解的情况较为复杂,需要通过增广矩阵 (Ab)\begin{pmatrix}A & b\end{pmatrix}AA为系数矩阵,bb为常数项列向量)的秩与系数矩阵 AA 的秩之间的关系来判断:

r(A)r(Ab)r(A) \neq r\begin{pmatrix}A & b\end{pmatrix} 时,方程组无解;

r(A)=r(Ab)=nr(A) = r\begin{pmatrix}A & b\end{pmatrix}= n(未知数的个数)时,方程组有唯一解;

r(A)=r(Ab)<nr(A) = r\begin{pmatrix}A & b\end{pmatrix}< n 时,方程组有无穷多解。

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