三幅图,三种结果
平面上的两条直线只能有三种情况。它们可以相交一次——一个解。可以平行而永不相遇——无解。或者是同一条直线画了两遍——有无穷多个公共点。这就是二元线性方程组的全部可能。
这套术语描述两个独立的性质。方程组若至少有一个解,就是相容方程组;若没有解,就是不相容方程组。另外,相容方程组若恰有一个解,就是独立方程组;若两个方程描述同一条直线、有无穷多个解,就是相依方程组。
代数如何向你发出信号
你未必能事先看出斜率。求解过程本身会提示这些特殊情形:如果消元把两个变量都消去、留下一个假命题,那就是矛盾——无解。如果留下像 0 = 0 这样的真命题,那就是恒等式——无穷多解。
Inconsistent (no solution): x + y = 2 x + y = 5 Subtract: 0 = -3 <- false, a contradiction. The lines are parallel; no pair satisfies both. Dependent (infinitely many): x + y = 2 2x + 2y = 4 The second is just twice the first. Multiply eq 1 by 2 and subtract: 0 = 0 <- always true. Every point on x + y = 2 works.
- 照常尝试消去一个变量。
- 若得到关于一个变量的普通方程,方程组就是独立的——直接求解。
- 若两个变量都消失、得到假命题,判定为不相容:无解。
- 若两个变量都消失、得到真命题,判定为相依:无穷多解。