Предложение 15. 2 Однородная система уравнений
(15.7) всегда является совместной. Доказательство. Для этой системы набор чисел
,
,
,
является решением. В этом разделе мы будем использовать матричную запись системы:
. Предложение 15. 3 Сумма решений однородной системы линейных уравнений является решением этой системы. Решение, умноженное на число, тоже является решением. Доказательство. Пусть
и
служат решениями системы
. Тогда
и
. Пусть
. Тогда
Так как
, то
-- решение. Пусть
-- произвольное число,
. Тогда
Так как
, то
-- решение. Следствие 15. 1 Если однородная система линейных уравнений имеет ненулевое решение, то она имеет бесконечно много различных решений. Действительно, умножая ненулевое решение на различные числа, будем получать различные решения. Определение 15. 5 Будем говорить, что решения
системы
образуют фундаментальную систему решений, если столбцы
образуют линейно независимую систему и любое решение системы является линейной комбинацией этих столбцов. Определение 15. 6 Пусть
-- фундаментальная система решений однородной системы
. Тогда выражение
где
-- произвольные числа, будем называть общим решением системы
. Из определения фундаментальной системы решений следует, что любое решение однородной системы может быть получено из общего решения при некоторых значениях
. И наоборот, при любых фиксированных числовых значениях
из общего решения получим решение однородной системы. Как находить фундаментальную систему решений мы увидим позже, в разделе "Алгоритм нахождения решений произвольной системы линейных уравнений (метод Гаусса)". Теорема 15. 3 Пусть
-- фундаментальная система решений однородной системы
. Тогда
, где
-- число неизвестных в системе. Доказательство читатель может найти, например, в [1].