基础解系是线性代数中的一个重要概念,用于描述齐次线性方程组的解空间的一组基。以下是求基础解系的基本步骤:
确定自由未知量
首先,对系数矩阵进行初等行变换,化为阶梯形矩阵。
阶梯形矩阵中非零行的数量即为矩阵的秩(记作r)。
未知数的个数(记作n)减去矩阵的秩r,得到自由未知量的个数。
转化为同解方程组
将阶梯形矩阵转化为同解方程组的形式,即令自由未知量分别取值为1,其余未知数取值为0,得到n-r个解向量。
求解
将这些自由未知量的取值代入同解方程组中,即可得到基础解系。
验证
验证所得解向量是否线性无关,以确保它们构成解空间的一组基。
例如,对于线性方程组AX=0,如果系数矩阵A的秩为r,那么自由未知数的个数为n-r,基础解系就包含n-r个线性无关的解向量。