理论教育 向量是否可由另一向量线性表示的判定

向量是否可由另一向量线性表示的判定

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:设向量β及向量组α1,α2,…,Aαs线性相关.因此本题选.例9.4 设A,B为满足AB=O的任意两个非零矩阵,则必有A的列向量组线性相关,B的行向量组线性相关.A的列向量组线性相关,B的列向量组线性相关.A的行向量组线性相关,B的行向量组线性相关.A的行向量组线性相关,B的列向量组线性相关.[ ]精解 记A=(α1,α2,…,αr)=r.于是由(Ⅰ)可由(Ⅱ)线性表示知r(α1,α2,…

向量是否可由另一向量线性表示的判定

设向量β及向量组α1α2,…,αs(它们的维数与β相同),则β可由α1α2,…,αs线性表示的充分必要条件是rα1α2,…,αs)=rα1α2,…,αsβ).

设向量组β1β2,…,βt与向量组α1α2,…,αs(它们的维数与β1相同),则β1β2,…,βt可由α1α2,…,αs线性表示的充分必要条件是rα1α2,…,αs)=rα1α2,…,αsβ1β2,…,βt).

显然,当向量组β1β2,…,βt可由向量组α1α2,…,αs线性表示时有

rβ1β2,…,βt)≤rα1α2,…,αs);当向量组β1β2,…,βt与向量组α1α2,…,αs等价(即可相互线性表示)时有

rβ1β2,…,βt)=rα1α2,…,αs).

例9.1 计算下列各题:

(1)设向量组α1α2α3线性无关,且

β1=(k-1)α1+α2+α3β2=α1+(k+1)α2+α3β3=-α1-(1+kα2+(1-kα3,求使向量组β1β2β3线性无关的k的值.

(2)已知向量组(Ⅰ):α1=(1,0,2)Tα2=(1,1,3)Tα3=(1,-1,a+2)T和向量组(Ⅱ):β1=(1,2,a+3)Tβ2=(2,1,a+6)Tβ3=(2,1,a+4)T,求使(Ⅰ)与(Ⅱ)等价的a的值.

精确 (1)由于α1α2α3线性无关,所以使β1β2β3线性无关的k的值应满足rβ1β2β3)=3,即为

所以k≠2,且k≠±2.

(2)由(Ⅰ)与(Ⅱ)等价知

rα1α2α3)=rβ1β2β3).

对(β1β2β3)施行初等行变换得

所以 r(Ⅱ)=3.

对(α1α2α3)施行初等行变换得

所以,由rα1α2α3)=r(Ⅱ)=3,得a+1≠0,从而a≠-1.

例9.2 (1)设向量组α1=(1,0,1)Tα2=(0,1,1)Tα3=(1,3,5)T不能由向量组β1=(1,1,1)Tβ2=(1,2,3)Tβ3=(3,4,aT线性表示,求a的值.

(2)已知向量组α1=(1,0,2,4)Tα2=(1,1,3,0)Tα3=(2,1,a+2,4)Tα4=(2,-1,3,a+7)Tβ1=(3,-1,a+6,a+11)Tβ2=(0,1,2,aT.如果β1可由α1α2α3α4线性表示,但β2不能由α1α2α3α4线性表示,求a的值.

精解 (1)由向量组α1α2α3不能由β1β2β3线性表示知

rβ1β2β3)<rβ1β2β3α1α2α3). (1)

对(β1β2β3α1α2α3)施行初等行变换:

所以,由式(1)得 a-5=0,即a=5(此时rβ1β2β3)=2,rβ1β2β3α1α2α3)=3).

(2)由β1可由α1α2α3α4线性表示知

rα1α2α3α4)=rα1α2α3α4β1); (2)

β2不可由α1α2α3α4线性表示知

rα1α2α3α4)<rα1α2α3α4β2). (3)

对(α1α2α3α4β1β2)施行初等行变换:

所以,由式(2)得a≠3;由式(3)得a=3,5.综合上述两种情形知,β1可由α1α2α3α4

线性表示,β2不能由α1α2α3α4线性表示时,a=5.

例9.3(单项选择题) 设α1α2,…,αs均为n维列向量,Am×n矩阵,则下列命题正确的是

(A)若α1α2,…,αs线性相关,则12,…,s线性相关.

(B)若α1,α2,…,αs线性相关,则12,…,s线性无关.

(C)若α1α2,…,αs线性无关,则12,…,s线性相关.

(D)若α1α2,…,αs线性无关,则12,…,s线性无关.(www.daowen.com)

[ ]

精解 用定义判定正确的选项.

α1α2,…,αs线性相关,则存在一组不全为零的常数λ1λ2,…,λs,使得λ1α1+λ2α2+…+λsαs=0,从而

λ11+λ22+…+λss=Aλ1α1+λ2α2+…+λsαs)=0,所以12,…,s线性相关.

因此本题选(A).

例9.4(单项选择题) 设AB为满足AB=O的任意两个非零矩阵,则必有

(A)A的列向量组线性相关,B的行向量组线性相关.

(B)A的列向量组线性相关,B的列向量组线性相关.

(C)A的行向量组线性相关,B的行向量组线性相关.

(D)A的行向量组线性相关,B的列向量组线性相关.

[ ]

精解 记A=(α1α2,…,αs)(α1α2,…,αsA的列向量组),由于B≠O,所以不妨设

中的第1列是非零列,则由AB=O知,存在不全为零的数b11b21,…,bs1,使得

b11α1+b21α2+…+bs1αs=0.由此推出A的列向量组线性相关.

AB=O得BTAT=O.同样可证BT的列向量组线性相关,即B的行向量组线性相关.

因此本题选(A).

例9.5(单项选择题) 设向量组(Ⅰ):α1α2,…,αr可由向量组(Ⅱ):β1β2,…,βs线性表示,则

(A)若(Ⅰ)线性无关,则rs.

(B)若(Ⅰ)线性相关,则rs.

(C)若(Ⅱ)线性无关,则rs.

(D)若(Ⅱ)线性相关,则rs.

[ ]

精解 设(Ⅰ)线性无关,则rα1α2,…,αr)=r.于是由(Ⅰ)可由(Ⅱ)线性表示知rα1α2,…,αr)≤rβ1β2,…,βs)≤s.由此推得rs.

因此本题选(A).

例9.6(单项选择题) 设n维列向量组α1α2,…,αmmn)线性无关,则n维列向量组β1β2,…,βm也线性无关的充分必要条件是

(A)向量组α1α2,…,αm可由向量组β1β2,…,βm线性表示.

(B)向量组β1β2,…,βm可由向量组α1α2,…,αm线性表示.

(C)向量组α1α2,…,αm与向量组β1β2,…,βm等价.

(D)矩阵A=(α1α2,…,αm)与矩阵B=(β1β2,…,βm)等价.

[ ]

精解 由于两个n×m矩阵A与B等价的充分必要条件是rA)=rB),故从选项(D)入手考虑.

β1β2,…,βm线性无关的充分必要条件是rB)=rβ1β2,…,βm)=m.由于α1α2,…,αm线性无关,所以上述的充分必要条件是r(A)=r(B),即n×m矩阵A与B等价.

因此本题选(D).

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈