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已知非齐次线性方程组有个线性无关的解。
  1. (1) 证明方程组系数矩阵的秩;
  2. (2) 求的值及方程组的通解。

答案

第 1 问

证明见解析

第 2 问

解析

第 1 问

若 是三个线性无关的解,则 与 属于齐次方程组的解空间。若该解空间维数不超过一,三个解将落在一条仿射直线上,其线性张成空间至多二维,矛盾。因此 ,即 。

系数矩阵的前两行 与 不成比例,所以 。故

第 2 问

由第一问知秩为二,故第三行是前两行的线性组合。设 ,由第二、三列分别得 、,从而 。于是

右端也满足 ,故方程组相容。

取 、。前两式给出 、,所以通解为