Evanalysis
2.4有来源支持1 互动检查点

2.4 解集的种类

根据化简后的形式,判断方程组是唯一解、无限多解,还是无解。

互动教材

MATH1030 互动教材

以互动为先的线性代数学习路径,重点是运算、结构与理解。

章节 1

方程组

学习把方程读成完整的解集。

章节 2

矩阵与消元

建立矩阵直觉,并有目的地使用行化简。

章节 5

可逆性

理解什么情况下矩阵可以被反转,以及这件事的重要性。

三种可能结果

做完消元之后,线性方程组通常会落入三种情况:

  1. 唯一解,
  2. 无限多解,
  3. 无解。

化简后的矩阵会告诉你属于哪一种。

定义

解集的种类

线性方程组的化简形式可以显示它是唯一解、无限多解,还是无解。

怎样看模式

  • 如果每个变量都有主元,方程组就只有一个解。
  • 如果有自由变量,而且没有矛盾行,方程组就有无限多解。
  • 如果出现矛盾行,方程组就无解。

例题

辨认三种情况

考虑这些化简后的矩阵:

[103012]\begin{bmatrix} 1 & 0 & | & 3 \\ 0 & 1 & | & -2 \end{bmatrix}

这代表唯一解。

[125000]\begin{bmatrix} 1 & 2 & | & 5 \\ 0 & 0 & | & 0 \end{bmatrix}

因为有一个自由变量,所以有无限多解。

[103001]\begin{bmatrix} 1 & 0 & | & 3 \\ 0 & 0 & | & 1 \end{bmatrix}

这代表无解,因为最后一行是矛盾。

现在先停一停,比较下面三个已化简的矩阵。不要急着先说答案,先找主元、自由变量和矛盾行, 再判断它属于哪一种情况。

边读边试

解集分类器

互动分类器会比较三个代表性的化简矩阵,并解释它们各自代表什么。

1002
010-1
0013

为什么成立

每个变量都是主元变量,因此方程组有唯一解。

常见错误

常见错误

自由变量不等于未做完

自由变量只是表示解集需要参数来描述,不代表题目坏了,或未完成。

快速检查

快速检查

`[0 0 0 | 1]` 对方程组有什么意思?

解答

答案

预备链接

这一页用到 2.3 高斯消元与最简行阶梯形

本单元重点词汇

来源追踪

reference/MATH1030/MATH1030-Notes.pdf (§2.3)

reference/MATH1030/Practice Set 1_Set review and Solving Linear system.pdf — Questions 5 to 9