非方程的求解步骤:
首先对增广矩阵进行初等变换化成阶梯型矩阵非齐次的通解,包括齐次的也是一样,然后在系数矩阵中获得一组基础解析,求非齐次方程的一个特解,为了简便计算需要让所有的自由变量的取值等于0,剩下的按照解的结构写出通解。
例如,线性非齐次线性方程2×1-2×2+x3-x4+x5=1,×1+2×2-x3+x4-2×5=1,4×1-10×2+5×3-5×4+7×5=1,2×1-14×2+7×3-7×4+11×5=-1。首先需要对非齐次进行化简可以化简成E也可以是阶梯型矩阵。化简成E其实是减少计算量的。
对其进行初等变换得到矩阵是第一行为(1,0,0,0,负3分之1,3分之2),第二行的为(0,1,负2分之一,2分之1,负6分之5,6分之1)那么特解直接书写常数项向量的数值并且使得x3,x4,x5为自由变量为0,那么特解为(3分之2,6分之1,0,0,0)
1、对增广矩阵B施行初等行变换化为行阶梯形。若R(A)<R(B),则方程组无解。
2、若R(A)=R(B),则进一步将B化为行最简形。
3、设R(A)=R(B)=r;把行最简形中r个非零行的非0首元所对应的未知数用其余n-r个未知数(自由未知数)表示,并令自由未知数分别等于
即可写出含n-r个参数的通解。
非齐次线性方程组的通解=齐次线性方程组的通解+非齐次线性方程组的一个特解(η=ζ+η*)
非齐次线性方程组Ax=b有解的充分必要条件是:系数矩阵的秩等于增广矩阵的秩,即rank(A)=rank(A, b)(否则为无解)。
非齐次线性方程组有唯一解的充要条件是rank(A)=n。
非齐次线性方程组有无穷多解的充要条件是rank(A)<n。(rank(A)表示A的秩)
对于齐次线性方程组Ax=0来说,如果A列满秩,那么有唯一零解,那么通解表达形式唯一;否则,有无穷多解,此时由于基础解系并不唯一,因为其存在等价形式,故通解表达形式不唯一。
对于非齐次线性方程组Ax=b来说,如果rank(A,b)>rank(A),此时由于存在矛盾方程,故无解;如果rank(A,b)=rank(A)=n(变量个数),此时有唯一解pinv(A)b,那么通解表达形式唯一;如果rank(A,b)=rank(A)<n(变量个数),此时有无穷多解,由于特解与基础解系的不唯一,故通解表达形式不唯一。
综合考虑,虽然通解的表达形式不同,但是其表示的都是一个线性子空间,本质没什么差别。