设A是n阶矩阵,若存在正整数k,使线性方程组Akx=0有解向量α,且Ak-1α≠0. 证明:向量组α,Aα,…,Ak-1α是线性无关的.

admin2016-10-20  43

问题 设A是n阶矩阵,若存在正整数k,使线性方程组Akx=0有解向量α,且Ak-1α≠0.
证明:向量组α,Aα,…,Ak-1α是线性无关的.

选项

答案(1)(定义法,同乘) 设有常数l1,l2,…,lk,使得 l1α+l2Aα+…+lkAk-1α=0, 用Ak-1左乘上式,得Ak-1(l1α+l2Aa+…+lkAk-1α)=0. 由Akα=0,知Ak+1α=Ak+2α=…=0,从而有l1Ak-1α=0.因为Ak-1α≠0,所以l1=0. 类似l2=l3=…=lk=0,故向量组α,Aα,…,Ak-1α线性无关. (2)(友证法) 如α,Aα,A2α,…,Ak-1α线性相关,则存在不全为0的数l1,l2,…,lk,使 l1α+l2Aα+…+lkAk-1α=0. 设l1,l2,…,lk中第一个不为0的数是li,则 liAi-1α+li+1Aiα+…+lkAk-1α=0. 用Ak-i左乘上式,利用Akα=Ak+1α=…=0,得liAk-1α=0. 由于li≠0,得Ak-1α=0,与已知矛盾.

解析
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