求证明:X1,X1...XS是AX=0的解,那C1X1+C2X2.....+CSXS也是AX=0的解的充要条件是C1+C2+....CS=0

作者&投稿:天庄 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
设x1,x2,...,xr为非齐次线性方程组Ax=b的一组解,如果c1x1+c2x2+...+cr~

Ax1=b Ac1x1=c1b

Ax2=b Ac2x2=c2b
Ax3=b Ac3x3=c3b
…… ……
分别相加
Ax1+Ax2+……=rb
Ac1x1+Ac2x2……=A(c1x1+c2x2+……crxr)=(c1+c2+……cr)b
而题中c1x1+c2x12+...+crxr也是Ax=b的解
∴c1+c2+……cr=1

如果Y与Y+X1和Y+X2线性相关,则Y可以表示为Y=c1*(Y+X1)+c2*(Y+X2),则两边作用矩阵A的
AY=c1*A(Y+X1)+c2*A(Y+X2) ,根据Y和X1、X2的定义,b=c1*b+c2*b,方程能成立当且仅当
c1+c2=1,因此我们得到Y=c1*(Y+X1)+(1-c1)*(Y+X2)=Y+c1*X1+(1-c1)*X2,因此我们有
c1*X1=-(1-c1)*X2,等式不可能成立,因为X1与X2线性无关,因此Y与Y+X1和Y+X2线性无关。
同样可以证明Y+X1与Y和Y+X2线性无关。因此三者是彼此线性无关的。

楼主题目给错了。
如果X1, X2, ..., Xs是AX = 0的解,则C1X1 + C2X2 + ... + CsXs一定是AX = 0的解,无需附加任何条件。因为对于线性方程AX = 0来说,如果存在解系X1, X2, ..., Xs,则知道由X1, X2, ..., Xs构成的线性空间至少是AX = 0解空间的一个子空间。显然,解空间里边的任何一个向量都是AX = 0的解。则线性组合C1X1 + C2X2 + ... + CsXs必然隶属于该解空间的子空间,故而C1X1 + C2X2 + ... + CsXs必然也是AX = 0的解。
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如果题目改成AX = B的解,其实题目还是错的……那个充要条件是C1 + ... + Cs = 1。
先做一个理论分析。对于非线性方程AX = B,解系应当是一个线性空间外加一个偏移量X0,X0即一个特解。即解总有X = X0 + Xl的形式,Xl属于一个线性空间。
如果X1, X2, ... Xs是AX = B的解,那么显然,可以视作X1就是特解,而线性空间可以由(X2 - X1), (X3 - X1), ... (Xs - X1)构成,当然,这个线性空间应该为全体解的那个线性空间的一个子空间。
则把C1X1 + C2X2 + ... + CsXs改写成如上范式,则
C1X1 + C2X2 + ... + CsXs = (C1 + C2 + ... + Cs)X1 + C2(X2 - X1) + C3(X3 - X1) + ... + Cs(Xs - X1)。显然,C2(X2 - X1) + C3(X3 - X1) + ... + Cs(Xs - X1)仍然属于刚才提到的线性空间。
充分性:

如果C1 + C2 + ... + Cs = 1,显然,C1X1 + C2X2 + ... + CsXs = X1 + C2(X2 - X1) + C3(X3 - X1) + ... + Cs(Xs - X1),即特解 + 线性空间向量的形式。此时该向量必然为AX = B的解。
必要性:
如果C1X1 + C2X2 + ... + CsXs为解,那么[(C1X1 + C2X2 + ... + CsXs) - X1]必然能够被(X2 - X1), (X3 - X1), ... (Xs - X1)线性表出。(C1X1 + C2X2 + ... + CsXs) - X1 = (C1 + ... + Cs - 1)X1 + C2(X2 - X1) + C3(X3 - X1) + ... + Cs(Xs - X1)。现在反证,认为C1 + ... + Cs - 1 ≠ 0。不妨假定X1非零,且X1,(X2 - X1),...,(Xs - X1)这n个向量线性无关。(这个假设是可以成立的。之所以反证,是因为反正可以举极端例子,比如该假设。)在该假设下,如果[(C1X1 + C2X2 + ... + CsXs) - X1]能够被(X2 - X1), (X3 - X1), ... (Xs - X1)线性表出,根据如上假设,必然要保证X1分量为0,即C1 + ... + Cs - 1 = 0,与反正原假设矛盾。
证毕。

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