设矩阵。当为何值时,方程无解、有唯一解、有无穷多解?在有解时,求解此方程。
答案
时无解; 时唯一解 ; 时全部解 ,。
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将 按列分块,矩阵方程等价于两个同系数方程组同时成立。对增广矩阵作 、,得
所以 。下面分别讨论,避免在参数为零时非法约分。
(1)当 时, 可逆,唯一解可由回代求得。第三行给出两列第三分量分别为 ;第二行给出第二分量分别为 ;第一行给出第一分量分别为 。故
(2)当 时,将第二行除以 并加到第一行,得
两列均相容,且各有一个自由未知量。每列的同解条件为 。两列分别令 ,得到无穷多解
两列参数相互独立,不能共用一个参数。
(3)当 时,阶梯形的第二、三行分别为 、。相加得到 ,第二列方程组无解。即使第一列相容,矩阵方程也仍无解。