齐次和非齐次线性方程组的解法精编日
齐次线性方程组与非齐次线性方程组
齐次线性方程组与非齐次线性方程组线性方程组是数学中经常遇到的一类问题，其中，常常会涉及到齐次线性方程组和非齐次线性方程组。
本文将介绍齐次线性方程组和非齐次线性方程组的定义、特点以及解的求解方法。
一、齐次线性方程组（Homogeneous Linear Equations）齐次线性方程组是指系数矩阵中各行线性组合的和为零的线性方程组。
一般形式为：A_11x_1 + A_12x_2 + ... + A_1nx_n = 0A_21x_1 + A_22x_2 + ... + A_2nx_n = 0...A_m1x_1 + A_m2x_2 + ... + A_mnx_n = 0其中，A_ij为系数矩阵的元素，x_i为未知数。
齐次线性方程组的特点是零解的存在。
零解是指将所有未知数都取零时，方程组成立。
除了零解外，齐次线性方程组可能还存在非零解。
对于齐次线性方程组的求解可以采用矩阵的方法，即对系数矩阵进行行变换，将其化为行阶梯型矩阵或行最简形矩阵，然后根据矩阵的特性来求解未知数。
具体的求解方法不再赘述。
二、非齐次线性方程组（Non-Homogeneous Linear Equations）非齐次线性方程组是指系数矩阵中各行线性组合的和不为零的线性方程组。
一般形式为：A_11x_1 + A_12x_2 + ... + A_1nx_n = b_1A_21x_1 + A_22x_2 + ... + A_2nx_n = b_2...A_m1x_1 + A_m2x_2 + ... + A_mnx_n = b_m其中，A_ij为系数矩阵的元素，x_i为未知数，b_i为常数向量。
非齐次线性方程组的特点是除了零解外，可能还存在其他解。
当方程组存在解时，称其为有解方程组。
对于非齐次线性方程组的求解，可以将其转化为齐次线性方程组的形式来求解。
具体方法是将方程组转化为增广矩阵，然后对增广矩阵进行行变换，化简为行阶梯型矩阵或行最简形矩阵。
齐次和非齐次线性方程组的解法(整理定稿)
线性方程组解的结构（解法）一、齐次线性方程组的解法【定义】 r (A )= r <n ,若AX = 0（A 为m n ⨯矩阵）的一组解为,,,n r -12ξξξ ,且满足：(1) ,,,n r -12ξξξ线性无关;(2) AX = 0 的)任一解都可由这组解线性表示. 则称,,,n r -12ξξξ为AX = 0的基础解系.称n r n r k k k --=+++1122X ξξξ为AX = 0的通解 。
其中k 1,k 2,…, k n-r 为任意常数).齐次线性方程组的关键问题就是求通解， 而求通解的关键问题是求基础解系. 【定理】 若齐次线性方程组AX = 0有解，则(1) 若齐次线性方程组AX = 0（A 为m n ⨯矩阵）满足()r A n =，则只有零解； (2) 齐次线性方程组有非零解的充要条件是()r A n <.（注：当m n =时，齐次线性方程组有非零解的充要条件是它的系数行列式0A =.）注：1、基础解系不唯一，但是它们所含解向量的个数相同，且基础解系所含解向量的个数等于()n r A -. 2、非齐次线性方程组AX B =的同解方程组的导出方程组（简称“导出组”）为齐次线性方程组AX O =所对应的同解方程组。
由上述定理可知，若m 是系数矩阵的行数（也即方程的个数），n 是未知量的个数，则有：（1） 当m n <时，()r A m n ≤<，此时齐次线性方程组一定有非零解，即齐次方程组中未知量的个数大于方程的个数就一定有非零解；（2）当m n =时，齐次线性方程组有非零解的充要条件是它的系数行列式0A =； （3）当m n =且()r A n =时，若系数矩阵的行列式0A ≠，则齐次线性方程组只有零解； （4）当m n >时，若()r A n ≤，则存在齐次线性方程组的同解方程组；若()r A n >，则齐次线性方程组无解。
1、求AX = 0（A 为m n ⨯矩阵）通解的三步骤（1）−−→A C 行（行最简形）; 写出同解方程组CX =0. (2) 求出CX =0的基础解系,,,n r -12ξξξ;(3) 写出通解n r n r k k k --=+++1122X ξξξ其中k 1,k 2,…, k n-r 为任意常数.【例题1】 解线性方程组12341234123412342350,320,4360,2470.x x x x x x x x x x x x x x x x +-+=⎧⎪++-=⎪⎨+-+=⎪⎪-+-=⎩解法一：将系数矩阵A 化为阶梯形矩阵12472315071014312143001641367124726000743A --⎡⎤⎢⎥-⎡⎤-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=→→-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦显然有()4r A n ==，则方程组仅有零解，即12340x x x x ====.解法二：由于方程组的个数等于未知量的个数（即m n =）（注意：方程组的个数不等于未知量的个数（即m n ≠），不可以用行列式的方法来判断），从而可计算系数矩阵A 的行列式：23153121327041361247A --==≠---，知方程组仅有零解，即12340x x x x ====.注：此法仅对n 较小时方便【例题2】 解线性方程组12345123452345123450,3230,2260,54330.x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++++=⎧⎪+++-=⎪⎨+++=⎪⎪+++-=⎩解：将系数矩阵A 化为简化阶梯形矩阵11111321130122654331A ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦1412(5)(3)r r r r ⨯-+⨯-+−−−−→11111012260122601226⎡⎤⎢⎥----⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦2123242(1)(1)r r r r r r r ++⨯-+-⨯−−−−→10115012260000000000---⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦可得()2r A n =<，则方程组有无穷多解，其同解方程组为134523455,226.x x x x x x x x =++⎧⎨=---⎩（其中3x ，4x ，5x 为自由未知量）令31x =，40x =，50x =，得121,2x x ==-； 令30x =，41x =，50x =，得121,2x x ==-； 令30x =，40x =，51x =，得125,6x x ==-， 于是得到原方程组的一个基础解系为112100ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，212010ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，356001ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦.所以，原方程组的通解为 112233X k k k ξξξ=++（1k ，2k ，3k R ∈）. 二、非齐次线性方程组的解法 求 AX = b 的解（,()m n r r ⨯=A A ） 用初等行变换求解，不妨设前r 列线性无关1112111222221()00rn r n rrrn r r c c c c d c c c d c c d d +⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥−−→⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦A b 行其中 0(1,2,,),ii c i r ≠= 所以知1(1)0r d +≠时,原方程组无解.1(2)0,r d r n +==时,原方程组有唯一解. 1(3)0,r d r n +=<时,原方程组有无穷多解.其通解为01122n r n r k k k --=++++X ξξξη，12,,,n r k k k -为任意常数。
§2.4非齐次线性方程组
X 0 + k1 X1 + k2 X 2 + ... + kt X t
其中 X 0 是 AX = b的一个特解，X1 , X 2 ,..., X t 是导出方
k 程组 AX = 0的一个基础解系， 1 , k2 ,...kt是 t个任意常
数。
例 求下列方程组的一般解
=0 x1 + x2 + x3 ⎧ ⎪ x + x − x − x − 2x = 1 ⎪ 1 2 3 4 5 ⎨ ⎪ 2 x1 + 2 x2 − x4 − 2 x5 = 1 ⎪5 x1 + 5 x2 − 3 x3 − 4 x4 − 8 x5 = 4 ⎩
也线性相关。 证明 因为 β 1 , β 2 , 出，所以 r{ β 1 , β 2 , 已知 α 1 ,α 2 ,
, β n 可由 α1 , α 2 ,
, α n 线性表
, β n } ≤r { α1 ,α 2 ,
,α n }
,α n 线性相关，故有
r{ α 1 ,α 2 ,
,α n } < n
于是， r{ β 1 , β 2 , 由此可得 β 1 , β 2 ,
k1 (1, 1, 0, 0) + k2 ( 0, 0, 1, 1)
设 γ 是方程组（I）与（II）的公共解，则存在数
k1，k2，k3，k4 使
γ = k1 (1, 1, 0, 0) + k2 ( 0, 0, 1, 1)
∴ 一般解为
X 0 + k1 X 1 + k 2 X 2 + k 3 X 3
▌
例 已知非齐次方程组
⎧ x1 + x2 + x3 ⎪ ⎨ 3 x1 − 2 x2 + x3 ⎪ 2 x + ax + 2bx ⎩ 1 2 3
齐次和非齐次线性方程组的解法(整理定稿)
齐次和非齐次线性方程组的解法(整理定稿)
一、齐次线性方程组
1.定义：所有方程的常数项都为0的线性方程组称为齐次线性方程组。
2.求解方法：
（1）齐次线性方程组必有解x=0，称为零解。
（2）如果齐次线性方程组的系数行列式不为0，则方程组只有零解。
（3）如果齐次线性方程组的系数行列式等于0，则方程组有非零解。
（4）对于齐次线性方程组的非零解，若x1是其中一个解，则对于k≠0，kx1也是方程组的解。
例如，对于齐次线性方程组
a1x1+a2x2+...+anxn=0
b1x1+b2x2+...+bnxn=0
……
c1x1+c2x2+...+cnxn=0
如果a1a2...an≠0，则只有零解x1=0。
如果a1a2...an=0，且b1b2...bn≠0，则有非零解
x=(b1,b2,...,bn)T和x=k(b1,b2,...,bn)T。
3.推论：对于齐次线性方程组，n个未知量的向量{x1,x2,...,xn}张成的向量空间叫做齐次线性方程组的解空间，其维数等于n-r，其中r是系数矩阵的秩。
二、非齐次线性方程组
1.定义：所有方程的常数项不都为0的线性方程组称为非齐次线性方程组。
2.求解方法：
（1）若常数项b≠0，则非齐次线性方程组必定有解。
（2）设x1和x2为非齐次线性方程组的两个解，则x1-x2为其对应齐次线性方程组的解。
（3）设x0为非齐次线性方程组的一个解，则一般解为
x=x0+kx1，其中x1为对应齐次线性方程组的解，k为任意实数。
3.推论：非齐次线性方程组的解集为齐次线性方程组的解集加上非齐次线性方程组的特解。
线性代数非齐次方程求解
1 2 3 1 1 2 3 1 1 2 3 1
A
1 2
4 4
4 6
3 4
0 0
2 0
1 0
4 6
0 0
2 0
1 0
4 6
1 2 3 4 0 0 0 3 0 0 0 0
1 0 2 5 1 0 2 0
0 0
1 0
1 2
0
2 1
0 0
1 0
1 2
0
0 1
0 0 0 2021/4/22 0 0 0 0 0
故， 1, 2, …, s 是AX = 0的基础解系.
2021/4/22
15 返回
例5 设n阶矩阵A, B满足AB = O, 证明： R(A)+R(B)≤ n.
证 设 B = (b1, …, bn), 则 AB = A(b1, …, bn) = (A b1 , …, Abn) =O, A bi = 0, i = 1, …, n.
0
2
1 5
0
3 10
1
X k11 k22, k1, k2 R.
2021/4/22
11 返回
例2 解 解
x1 2x2 3x3 0
32xx1165xx22
10 x3 7x3
0 0
x1 2x2 4x3 0
1
A
3 2
1
2 6 5 2
3 1
10 7
0 0
4 0
（证明这样的解 构成基础解系）
7 返回
5. 通解
设1, 2, …, n - r 为AX = 0 的一个基解系，则 AX = 0 的解，
= k11+ k22+ …+ kn-rn-r , k1, k2, …, kn-r R.
非齐次线性方程组的解法
非齐次线性方程组的解法线性方程组是数学中的基本概念之一，它由若干个线性等式组成，每个线性等式都可以写成\[a_1x_1 + a_2x_2 + \cdots + a_nx_n = b\]其中$a_1, a_2, \cdots, a_n$为已知系数，$b$为已知常数，$x_1, x_2, \cdots, x_n$为未知数。
如果一个方程组中的方程都是线性等式，并且未知数的个数与方程的个数相等，那么这个方程组就是一个齐次线性方程组。
否则，它就是一个非齐次线性方程组。
对于齐次线性方程组，我们可以很容易地得出解的性质。
通过高斯消元法，我们可以将齐次线性方程组转化为一个上三角方程组。
由于方程组是齐次的，所以最后一个未知数可以任意取值。
然后，一次逆推，我们就可以得到整个方程组的解。
如果未知数的个数为$n$，那么齐次线性方程组的解将包含$n-1$个自由变量。
接下来我们来讨论非齐次线性方程组的解法。
与齐次线性方程组不同，非齐次线性方程组的解并不总是存在，而且如果存在，解也不一定唯一。
所以我们需要找到一种方法来判断非齐次线性方程组是否有解，并且找到它的一个特殊解。
非齐次线性方程组有解的充分必要条件是它的系数矩阵的行秩等于增广矩阵的行秩。
如果这个条件满足，那么我们可以通过高斯消元法将方程组转化为一个上三角方程组。
当方程组用矩阵表示时，如果系数矩阵的秩小于增广矩阵的秩，那么方程组无解；如果两个秩相等，那么方程组有解。
我们可以对非齐次线性方程组做如下判断：1. 对方程组进行高斯消元操作，将其转化为上三角方程组。
2. 根据上三角方程组，判断方程组是否有解。
如果最后一行的最后一个非零元素对应的常数不为零，则方程组无解；否则，方程组有解。
3. 如果方程组有解，我们需要找到一个特殊解。
特殊解可以通过回代得到。
我们可以自由地选择最后一个未知数的值为任意常数，然后逐个回代即可求得特殊解。
4. 方程组的解是由特殊解和齐次方程组的解的线性组合得到的。
第九讲 求解非齐次线性方程组
中基础解系向量个数为
9.1 复习
以上例说明： 令
为主变量，
分别得
的解为
则
为自由变量.
9.2 求特解
这次课，考虑求解一般线性方程组
已知：(1)
有解
(2)设 是
的一特解，则
是方程全部解.
9.2 求特解
例
一个特解
则原方程组解集
从图像上看，
和
是两条平行直线.
9.2 求特解
如何求特解？ 例 解：考虑增广矩阵
§9 求解非齐次线性方程组
9.1 复习
设是
阶矩阵，考虑
行变换
行变换
(阶梯形)
主变量：主列对应的变量. 主列个数 主元个数 主变量个数
秩 无关行向量个数 无关列向量个数
列对换
9.1 复习
(1) 中主列设为第
列，则 中
列线性无关
(称为 中主列)，且 中其余列均是这些主列的线性组合.
例:
容易看出
则
(2)
则 是可逆的.
有唯一解
9.3 解的一般性讨论
则 有唯一解(特解).
只有零解，此时
例：
的列数. 考虑
无解或
有解
9.3 解的一般性讨论
则 行消去得到 个主元，即
列对换
则
变为
此时自由变量有
故这种情况下
(同解). 个.
有无穷多解.
总有特解
9.3 解的一般性讨论
有解
有解.
满足
若有解，则有无穷解
有无穷解.
9.3 解的一般性讨论
注记：
列满秩.
即 有左逆 行满秩.
即 有右逆
9.3 解的一般性讨论
齐次和非齐次线性方程组的解法整理
践性方程组解的结构(解法)一、齐sail方程纽的解法【定义】r<n,若从=0 (A为加x川矩阵)的一组解为询,$，…,爲―，且満足：(1) …境"线性无关;(2) 如GO的)任一解部可由这组解找性表示.H称盒，益，…，仏t为从=0的基硏解系.祢X = +心疋2 +…+心心为从=0的逋解。
其中危危…,怎冷任«»»).齐®att方程组的关键冋题就是来通解，而求通解的关键阿题是求基•解系.【定理】若齐次线性方程组从=0有解，!!(1) 若齐次裁性方程组以=O(A为〃以〃拒阵)葫足HA) = ", K只有零解；(2) 齐次拔性方程组有非零解的充嬰条件是r(A)<n.(注：当〃匸”时，齐ftStt方程组有非零解的充要条件是它的系数行列3|A|=0.)注：1、基础解系不唯一，但是它0所含解向最的个数相同，且基碣解系所含解旬量曲个数等于n-r(A).2、非齐次线性方程组AX=B的同解方程组的导出方程组(简称“导出组”)为齐ftSft方程组AX=O^对应的同解方程组。
由上述定理可知，若加是系数矩阵的打数(也即方程的个效)，”是未知量的个数，II有：(1) 当加<"时，r(A)<m<n t ft时齐次线性方程组一定有非零解，即齐次方程组中未知量的个数大于方程的个数旅一定有非零解；(2) 当〃匸"时，齐次拔性方程组有非零解的充要条件是它的系数行则衣国=0；(3) 当m = n且r(A) = “时，若泵数拒阵的行列刻A|H O, H齐次线U方程组只有零解；(4) 当m > H时，若r(A)<//r IS存在齐次城性方程组的同解方程组；若心)>”,则齐次拔性方程组无解。
1、来从=O(A为〃7X"矩阵)通解的三步U(1) A^-^C (行最简形)；写出同解方程组CX=Q.(2) 来岀的基硏解系询爲，•••，&・『；(3) 耳出i解X = + «$ +…+ Vr^-r其中东，忽・・・，紿为任显热有r （A ） = 4 = //,则方程组仅有零解.解法二：由于方程组的个数等于未知量的个数（即m “）（注ih 方程组的个数不等于未知量的个数（即m 知i ）,不可以用行列衣的方法来判Bi h 从而可廿算系数矩l?A 的行列式:23-15:: ：=327工0,知方程组仅有零解，即x 1=x 2=x 3=x 4=0.41—3 o1 -2 4 -7注：ft 法仅对n 较小时方便令 x 3 = 1 , x 4 = 0 , x 5=0 9 II x, =l,x 2 =-2； 令 x 3 = 0 , x 4= \ f x 5 = 0 F 得 X] = h 忑=一2 ; 令七=0 , 兀=0, X 5= \ 9 x } =5,X 2 =-6 , 于是得到原方程组的一个基碣解系为+3X 2 ~X 3 +5X 4 =0, +x 2 +2® ~X4=0, +x 2 _3兀 +6X 4 =0,—2X 2 +4X 3 一 7q =0.2xl 3x [«R1】解线性方程组「+Xy +£ +X5=0, 3x }+2x ? +九 +q—3*5 =0,X 2+2X 3 +2X 4 +6X 5 =0,5zV)+4x ) +3X 3 +3X 4 "X 5=0.[flH2]解找性方程组解法一: 将系数矩阵A 化为阶梯形矩薛2 3 4 13 11 -2-1 2 -3 45 -16 -7-274 -10 43 'T-7 14 16即 x\ =x 2=x 3=x 4=0.ri 1 1 1r"1 1 1 1■ 132 1 1 a 斤x(-5)+、 0 -1 -2 - 2 -6 1 1 一/|X (-3)+G0 1 2 2 61 2 2 6.5 4 3 3 一 L_0 _1 -2 -2 -610-1-1 0 12 2 0 0 0 0 00 0一5 6 0 0可得 r(A) = 2<n 9 解：将系数矩阵A 化为筒化阶U 站矩阵A = ；2^(-1)+?4舅方程组有无穷多解・其同解方程组为x } = x 3 +x 4 x 2 = -2X 3 -2X 4（其中X- x 4f x 5为自由未知量）所以，原方程组的通解为X=k^+k^2+k^ (k lt k2f k3eR).二、非齐次线性方程组的解狀AX=b { A mxn r(A) = r )用初等行变换*解，不ffiSSir列践性无关(1) 〃冲工0时，原方程组无解.(2) <+1=0,r = n时,泉方程纽有唯一解.(3) 為=O,r<HW,g方程组有无穷多解.其通解为X =班 +出f +••• + «—$_ , k、、％、•••,匕”为任其中：盲疋2,…疋…为从=力导出组AX=0的基碣解系，久为AX=b^特解,【定理1】如果〃是非齐次拔性方程组AX=b的解，◎是其导出组AX=0ffl-个解，»a +〃是非齐次缆性方程组AX=b的解。
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齐次和非齐次线性方程组的解法精编日
Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
线性方程组的解法
注意：考试以非齐次线性方程组的无穷多解为主要考查点，但是同学们学得时候要系统，要全面，要完整。
下面是解线性方程组各种情况的标准格式，请同学们以此为准，进行练习。
一、齐次线性方程组的解法
定理齐次线性方程组一定有解：
(1) 若齐次线性方程组()
=，则只有零解；
r A n
(2) 齐次线性方程组有非零解的充要条件是()
r A n
<.（注：当=时，齐次线性方程组有非零解的充要条件是它的系数行列式
m n
A=.）
注：1、基础解系不唯一，但是它们所含解向量的个数相同，且基础解系所含解向量的个数等于()
-.
n r A
2、非齐次线性方程组AX B
=的同解方程组的导出方程组（简称“导出组”）为齐次线性方程组AX O
=所对应的同解方程组。
由上面的定理可知，若m是系数矩阵的行数（也即方程的个数），n 是未知量的个数，则有：（1）当m n
<时，()
≤<，此时齐次线性方
r A m n
程组一定有非零解，即齐次方程组中未知量的个数大于方程的个数就一定有非零解；
（2）当m n
=时，齐次线性方程组有非零解的充要条件是它的系数行列式0
A=；
（3）当m n
A≠，故齐次线=且()
=时，此时系数矩阵的行列式0
r A n
性方程组只有零解；
（4）当m n >时，此时()r A n ≤，故存在齐次线性方程组的同解方程组，使“m n ≤”.
例 解线性方程组12
341
23412341
2
3
4
2350,320,4360,2470.
x x x x x x x x x x x x x x x x +-+=⎧⎪++-=⎪
⎨+-+=⎪⎪-+-=⎩
解法一：将系数矩阵A 化为阶梯形矩阵
显然有()4r A n ==，则方程组仅有零解，即12340x x x x ====.
解法二：由于方程组的个数等于未知量的个数（即m n =）（注意：方程组的个数不等于未知量的个数（即m n ≠），不可以用行列式的方法来判断），从而可计算系数矩阵A 的行列式：
231531
2132704
13
6
1247
A --=
=≠---，知方程组仅有零解，即12340x x x x ====.
例 解线性方程组123
451
2
3452
34512
3
4
5
0,3230,2260,54330.
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++++=⎧⎪+++-=⎪⎨+++=⎪⎪+++-=⎩
解：将系数矩阵A 化为简化阶梯形矩阵
可得()2r A n =<，则方程组有无穷多解，其同解方程组为 134523
4
55,226.
x x x x x x x x =++⎧⎨=---⎩（其中3x ，4x ，5x 为自由未知
量）
令31x =，40x =，50x =，得121,2x x ==-；令30x =，41x =，50x =，得121,2x x ==-；令30x =，40x =，51x =，得125,6x x ==-，于是得到原方程组的一个基础解系为
112100ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，212010ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，356001ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦
.
所以，原方程组的通解为
112233X k k k ξξξ=++（1k ，2k ，3k R ∈）.
例3 求齐次线性方程组12341
2341
2
3
4
20,
20,250.
x x x x x x x x x x x x -++=⎧⎪
-+-=⎨⎪-++=⎩的一个基础解系，并以该基础解系表示方程组的全部解. 解：将系数矩阵A 化成简化阶梯形矩阵
可得()2r A n =<，则方程组有无穷多解，其同解方程组为
12342,
0,
x x x x =-⎧⎨
=⎩（其中2x ,3x 为自由未知量）
令21x =，30x =，得142,0x x ==；令20x =，31x =，得141,0x x =-=，于是得到原方程组的一个基础解系为
12100ξ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,21010ξ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
所以，原方程组的通解为
1122X k k ξξ=+（其中1k ,2k 为任意实数）.
二、非齐次线性方程组的解法
⑴ 唯一解：()()r A r A n == ⇔线性方程组有唯一解
例 解线性方程组1
231
231
2
3
21,224,44 2.
x x x x x x x x x ++=⎧⎪
-+=-⎨⎪++=-⎩
解：2113(2)(4)1121112
1()2124032641420346r r r r A A B ⨯-++-+⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==--−−−−−→---⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦
可见()()3r A r A ==，则方程组有唯一解，所以方程组的解为
123
1,
2,0.x x x =-⎧⎪
=⎨⎪=⎩ ⑵ 无解：()()r A r A ≠⇔线性方程组无解（或若阶梯形方程组出现
100r d +=≠，则原方程组无解）
例 解线性方程组1231
231
2
3
21,22,2 4.
x x x x x x x x x -++=⎧⎪
-+=-⎨⎪+-=⎩ 解：
1212132(1)211112
12()1212033311240336r r r r r r A A B ↔⨯+⨯-+---⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==--−−−−−→--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦23r r +−−−−
→ 121203330003--⎡⎤
⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦
，可见()3()2r A r A =≠=，所以原方程组无解. ⑶ 无穷多解：()()r A r A n =<⇔线性方程组有无穷多解
例 解线性方程组1
23
41
2
4134
23,231,2210 4.
x x x x x x x x
x x +-+=⎧⎪
+-=⎨⎪--+=⎩
解：1213(2)2111231112
3()21031012752021040241410r r r r A A B ⨯-+⨯+--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==-−−−−−−→---⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦
可见()()24r A r A ==<，则方程组有无穷多解，其同解方程组为
13
423
425,527.
x x x x x x =--+⎧⎨
=+-⎩ （其中3x ,4x 为自由未知量）
令340,0,x x ==得原方程组的一个特解2500η-⎡⎤⎢⎥
⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
.
又原方程组的导出组的同解方程组为13
423
45,27.
x x x x x x =-+⎧⎨
=-⎩（其中
3x ,4x 为自由未知量）
令31x =，40x =，得121,2x x =-=；令30x =，41x =，得
125,7x x ==-，于是得到导出组的一个基础解系为
11210ξ-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，25701ξ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦。
所以，原方程组的通解为
1122X k k ηξξ=++（1k ，2k R ∈）.
例 求线性方程组 的全部解.
解： 21111()1211211213A A B -⎡⎤⎢⎥==-⎢⎥
⎢⎥⎣⎦
12
12
13(2)(1)r r r r r r ↔⨯-+⨯-+−−−−→ 12
1120333301121-⎡⎤⎢⎥---⎢⎥⎢⎥-⎣⎦
可见()()34r A r A ==<，所以方程组有无穷多解，其同解方程组为
1
4243
431,2
3,211.2x x x x x x ⎧
=-⎪⎪
⎪
=
⎨⎪
⎪
=-⎪⎩
（其中4x 为自由未知量）
令40x =，可得原方程组的一个特解1010η⎡⎤⎢⎥
⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
.
又原方程组的导出组的同解方程组为1
4243
43,2
3,21.2x x x x x x ⎧
=-⎪⎪
⎪
=⎨⎪
⎪
=-⎪⎩
（其中4x 为自由未
知量）
令42x =-（注：这里取-2为了消去分母取单位向量的倍数），得，
1233,3,1x x x ==-=，于是得到导出组的一个基础解系为3312ξ⎡⎤
⎢⎥
-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦
.
所以，原方程组的通解为
X k ηξ=+ （k R ∈）.。