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文档简介

1、3 矩阵的秩和解的存在性定理,目的要求,(3)掌握非齐次线性方程组解的存在性,(1)理解矩阵秩的定义,(2)掌握求矩阵秩和最高阶非零子式的方法,(4)掌握齐次线性方程组解的存在性,(5)掌握矩阵秩的性质,一、秩的定义,定义1:在矩阵A中任取k行k列,位于这些行与列相交处的元素按照原来相应位置构成的k阶行列式叫做矩阵的 k 阶子式. 共,个.,为一阶子式;,为二阶子式;,为三阶子式.,定义2:如果矩阵 A 中,则称 D 为 A 的一个最高阶非零子式.,(2) 所有的 r+1阶子式(若有的话)都等于 0,称数 r 为矩阵 A 的秩.,矩阵 A 的秩记成 R(A).,零矩阵的秩规定为 0 .,(1)

2、 有一个r阶子式 D 0,,例1:求矩阵的秩,4个三阶子式全为零,解:,又,例2:求矩阵的秩,三阶子式共有4个,全为零,二阶子式共有18个,全为零,解:,注:,例3 :求矩阵的秩,所有4阶子式均为0,而,解:,定理1:行阶梯形矩阵秩等于非零行行数,定理2: 若,证,经一次初等行变换矩阵的秩不变,即可知经有限次初等行变换矩阵的秩仍不变,,则,证毕,求秩方法,求秩方法:,解释:,矩阵经过有限次行(列)初等变换后其秩不变.,用初等变换把矩阵 A 化成行阶梯形矩阵,,矩阵A 的秩 = 此行阶梯形矩阵的秩.,例4 求秩和一个最高阶非零子式.,解:,二、线性方程组解的存在性定理,解:,分析:若改成求解,则

3、出现0=1矛盾方程,无解.,无解,出现0=1矛盾方程,n元非齐次线性方程组Ax = b解的存在性,方程组无解,方程组有唯一解,方程组有无穷多组解,方程组有解,例6,方程组有唯一解,方程组无解,方程组有无穷多解,解一:,讨论当t 为何值时,,(1)有唯一解; (2)无解; (3)有无穷多解,求通解.,例6,方程组有唯一解,解二:,讨论当t 为何值时,,(1)有唯一解; (2)无解; (3)有无穷多解,求通解.,方程组无解,方程组有无穷多解,通解为,n元齐次线性方程组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 三元齐次线性方程组,例 8,问,何时有非零解?,解一:,有非零解,解二:,有非零解,三、秩的性质,2)若有s阶非零子式,则,3)若所有t阶子式为零,则,4)n阶方阵,,若,;否则,5),则,6),可逆,则,7),乘可逆矩阵秩不变,可逆方阵,证明:,A的最高阶非零子式总是(A,B)的,非零子式,所以,同理有,即为,设,证明:,证明:,设A为,矩阵,B为,矩阵,则,X为,矩阵. 将矩阵X,B按列分块,后m-r行全为零行.再设,后m-r个元全为零,后m-r行全为零,证明:,知,,由,有解X=B.,乘积的秩 不超过 第一个因子的秩,乘积的秩不超过每个因子的秩,3 矩阵的秩和解的存在性定理,目的要求,(3)掌握非齐次线性方程组解的存在性,(

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