Homogeneous System
Definition 1. A system Ax=b is said to be homogeneous if b=0. Otherwise it is said to be nonhomogeneous.
번역하면 homogeneous는 '동차', 즉 차수가 같다는 말이다. b는 방정식에서 상수항에 해당되고, 그 외의 항들은 모두 차수가 1인 미지수들이 곱해져 있다. 즉 b에 해당하는 항들을 제외하면 모두 미지수의 차수가 같으므로, 만일 상수항이 0이라면 상수항에 동일한 차수의 미지수를 곱한 것으로 생각할 수 있으므로 시스템 자체를 차수가 같은, 즉 동차 연립방정식이라고 볼 수 있다.
Theorem 1
Theorem 1. Let Ax=0 be a homogeneous system, and let K denote the solution set of Ax=0. Then K=N(LA).
Proof. Note that the given system can be represented as LA(x)=Ax=0. Thus K is exactly same to N(LA). ◼
Corollary 1
Corollary 1. Any homogeneous system has at least one solution, namely, the zero vector.
자명하게 0∈N(LA)이므로, 선형 동차 연립방정식은 적어도 하나의 해를 가지게 된다.
Corollary 2
Corollary 2. Let Ax=0 be a homogenous system of m linear equations in n unknowns. If m<n, Ax=0 has a nonzero solution.
Proof. Suppose that Ax=0 has only zero soluton, i.e., K={0}. Then dim(K) = 0 = n - rank(A) by The Dimension Theorem. ⟹ rank(A) = n. Since n is the maximum number of linearly independent rows of A, n≤m. But m<n⨂. Thus Ax=0 has a nonzero solution. ◼