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有限域Z2上线性方程组解的个数

2020-07-08闫慧凰武惠俊

晋中学院学报 2020年3期

闫慧凰,武惠俊

(长治学院数学系,山西长治046011)

1 有关符号说明和定义

Z2={}表示模2的剩余类环,它是一个仅有两个元的有限域。为方便书写,文中分别用0,1表示,以后不专门说明.记对应方程组的解的个数为n.其余符号和术语与文献[1][2]一致.

定义1 Z2上的线性方程组指形式为

的方程组,其中 x1,x2,…,xn代表 n 个未知量,s为方程的个数,并且 aij,bi∈Z2,(i=1,2,…,s,j=1,2,…,n).

定义2(1)式中当bi=0(i=1,2,…,s)时的方程组称为 Z2上的齐次线性方程组.

2 Z2上的齐次线性方程组的解

定理1Z2上的n元单个线性方程的解的个数为个2n-1(n≥1).

证明:(i)当n=1时,结论显然.

(ii)假设当n=k时,命题成立.即齐次线性方程组x1+x2+… +xk=0有2k-1个解(由于Z2中仅有0,1两个元素,由对称性则知方程组x1+x2+…+xk=1的解的个数也恰为2k-1个).则当n=k+1时,齐次线性方程组x1+x2+…+xk+xk+1=0的解有且仅有以下两种情形:

对于以上情形(i),解的个数显然为2k-1个;

对于以上情形(ii),解的个数显然也为2k-1个;则方程x1+x2+… +xk+xk+1=0的解的个数为:2k-1+2k-1=2·2k-1=2k=2(k+1)-1个.

故Z2上的n元单个线性方程的解的个数为2n-1个(n≥1).

推论1对于Z2上的n元单个线性方程,若其中k个未知数的系数为1,其余n-k个未知数的系数为0,则方程的解的个数亦为2n-1个.

证明:对于系数均为1的k个未知数的方程,由定理1知,解的个数为2k-1个;对于系数为0的n-k个未知数,每个未知数的取值均有0,1两种可能,由乘法原理,则这n-k个未知数的总共取法为可得方程解的个数为2k-1·2n-k=2n-1,结论得证.

定理2Z2上的n元齐次线性方程组,若所含的方程个数为2个,则当r(A)=1时,解的个数为2n-1;当r(A)=2时,解的个数为2n-2.

证明:r(A)=1时,由定理1知,结论显然;

(其中 i1,i2,…ik及 j1,j2,…jk为 1,2,…,n 中的不同数码).下面分三种情形分别予以证……

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