方程AX=b的解的讨论(特解、通解、零空间向量等概念)及其MATLAB实现

求矩阵形式线代方程组,讨论AX=b的解是最基本的一项内容。

AX=b的解 = 特解 + 矩阵零空间向量

特解:AX=b的自由变量都=0时x的解。

矩阵零空间向量:AX=0时x的解空间。矩阵零空间向量又牵扯到了零空间的概念,就不赘述了。我们可以简单记为:

X = X* + X_{0}

方程AX=b的解的讨论(特解、通解、零空间向量等概念)及其MATLAB实现_第1张图片

零空间向量:

方程AX=b的解的讨论(特解、通解、零空间向量等概念)及其MATLAB实现_第2张图片

关于可解性:

方程AX=b的解的讨论(特解、通解、零空间向量等概念)及其MATLAB实现_第3张图片

通解、特解:

方程AX=b的解的讨论(特解、通解、零空间向量等概念)及其MATLAB实现_第4张图片

对上述例子,写了个简单的MATLAB程序,用以求AX=b的解。更全面的代码,可以参考文末的参考文献。

A = [ 1 2 2 2;
    2 4 6 8;
    3 6 8 10];
b = [1;
     5;
     6];

format rat;
syms n1 n2;
X0 = A\b %零空间向量,即AX=0时X的解
C = null(A,'r');
X = C(:,1)*n1 + C(:,2)*n2 + X0  %X通解

参考文献/资料:

高东杰. 求线性方程组AX=b通解的Matlab实现程序[J]. 信息系统工程, 2014(8):122-123.

《Ax=0的解讨论》:https://zhuanlan.zhihu.com/p/44113715

《Ax=b的解讨论》:https://zhuanlan.zhihu.com/p/44114447

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