若A是m×n矩阵,秩A=m,证明存在B是n×m矩阵,使AB=Im

问题描述:

若A是m×n矩阵,秩A=m,证明存在B是n×m矩阵,使AB=Im

不客气对于任意的正整数s,任意两个s×m矩阵C和D,一旦CA=DA.就有C=D

即一旦 (C-D)A=0,就有C-D=0
即方程组XA=0,或ATXT=0只有零解,故R(AT)=m(方程组的未知数的个数)
即AT的m个列向量构成的向量组线性无关,也就是A的m个行向量构成的向量组线性无关。不客气令a1=(1 3 -2 2 3)',a2=(1 4 -3 4 2)',a3=(2 3 -1 -2 9)'

b1=(1 3 0 2 1)',b2=(1 5 -6 6 3)',b3=(2 5 3 2 1)'

容易得出dimW1=2,dimW2=2
A =(a1,a2,a3,b1,b2,b3)
将A化为行最简型得
B=
105000
01 -302 -1
0001 -13
000000
000000
可知dim(w1+w2)=3,所以dim(w1∩W2)=dimW1+dimW2-dim(w1+w2)=1
故w1∩W2中的任意一个非零元素都是w1∩W2的一组基。
又由最简型可得b2=2a2-b1
所以 2a2=b1+b2=( 2 , 8, -6,8,4 ) ≠ 0
2a2∈W1,2a2=b2+b1知2a2∈W2
所以a2∈w1∩W2且 a2 ≠ 0故为w1∩W2的一组基。不对,齐次线性方程组的解空间并非交空间w1∩W2。

最明显的错误是两组向量都是5维的,其交空间的向量怎么可能是6维的。
上面已给出
dimW1=2,dimW2=2,dim(w1+w2)=3

所以dim(w1∩W2)=dimW1+dimW2-dim(w1+w2)=1。这种解法也是可以的,但它的缺点是只能求交空间而不能求和空间。
而且,齐次线性方程组的解空间并非交空间w1∩W2。而是把求得的解x1,x2 ...,xr代入等式

α=x1α1+x2α2+...+xrαr
看交空间w1∩W2是多少维的,计算出多少线性无关的α来,构成交空间的一组基。不客气可以的记A=
1.001.00 -2.001.00
3.001.00 -4.001.00
-1.001.00 01.00

解齐次线性方程组AX=0
得x1=x3
x2=x3+x4
得基础解系X1=(1,1,1,0)T,X2=(0,1,0,1)
令B=1 1 1 0
0 1 0 1
则ABT=0,两边转置得BAT=0
所以齐次线性方程组 BX=0的解空间就是子空间W。可利用最大公因式的定义证明。
设d(x)=(f(x),g(x)),则d(x)=(af(x),dg(x)),d(x)=(cf(x),bg(x))
所以存在 u1(x),v1(x),u2(x),v2(x)所得
d(x)=u1(x)af(x)+v1(x)dg(x),d(x)=u2(x)cf(x)+v2(x)bg(x)
所以
d(x)=1/2[(u1(x)a+u2(x)c)f(x)+(v1(x)d+v2(x)b)g(x)]
又d(x)|f(x),d(x)|g(x)
所以d(x)|af(x)+bg(x),d(x)|cf(x)+dg(x)
即d(x)是af(x)+bg(x),cf(x)+dg(x)的公因式。
又设h(x)是af(x)+bg(x),cf(x)+dg(x)的任意公因式。
则h(x)|d(af(x)+bg(x))-b(cf(x)+dg(x))
即h(x)|(da-bc)f(x),则h(x)|f(x),
同理h(x)|g(x)
所以h(x)|1/2[(u1(x)a+u2(x)c)f(x)+(v1(x)d+v2(x)b)g(x)]
即h(x)|d(x)
所以af(x)+bg(x),cf(x)+dg(x)的任意公因式h(x)都是d(x)的因式。
故d(x)是af(x)+bg(x),cf(x)+dg(x)的最大公因式。
所以(af(x)+bg(x),cf(x)+dg(x))=(f(x),g(x)).不客气