(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
12
472315071014312143001641367124726000743A --⎡⎤⎢⎥-⎡⎤-⎢⎥
⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=→→-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎣⎦
⎢⎥⎣⎦
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 ====.
注：此法仅对n 较小时方便
【例题2】 解线性方程组12
34512
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
1
111
132113012265
4331A ⎡⎤
⎢⎥-⎢
⎥=⎢⎥
⎢⎥
-⎣⎦14
12
(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
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 ∈）. 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
1112
111222221()00r
n r n rr
rn 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。
其中：12,,,n r -ξξξ为AX = b 导出组AX = 0的基础解系，0η为AX = b 的特解，
【定理1】 如果η是非齐次线性方程组AX=b 的解，α是其导出组AX=0的一个解，则ηα+是非齐次线性方程组AX=b 的解。
【定理2】如果0η是非齐次线性方程组的一个特解，α是其导出组的全部解，则αη+0是非齐次线性方程组的全部解。
由此可知：如果非齐次线性方程组有无穷多解，则其导出组一定有非零解，且非齐次线性方程组的全部解可表示为： r n r n C C C --++++αααη 22110
其中：0η是非齐次线性方程组的一个特解，r n -ααα,,,21 是导出组的一个基础解系。 【例题3】判断下列命题是否正确, A 为m ⨯n 矩阵.
(1)若AX =0只有零解,则AX=b 有唯一解.答:错, 因r (A )=n , r (A )= n = r (A |b )? (2)若AX =0有非零解,则AX=b 有无穷多解.答:错, 因r (A )
