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。

admin2018-04-08  24

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

答案用线性无关的定义证明。 设有常数λ0,λ1,…,λk-1,使得 λ0α,λ1Aα,…,λk-1Ak-1α=0 (*) 两边左乘Ak-1,则有 Ak-10α,λ1Aα,…,λk-1Ak-1α)=0,即 λ0Ak-1α,λ1Akα,…,λk-1A2(k-1)α=0,上式中因Akα=0,可知Ak+1α=…=A2(k-1)α=0,代入上式可得λ0Ak-1α=0。由题设Ak-1α≠0,所以λ0=0。将λ0=0代入(*),有λ1Aα+…+λk-1Ak-1α=0。两边左乘Ak-2,则有Ak-21Aα+…+λk-1Ak-1α)=0,即λ1Ak-1α+…+λk-1A2k-3α=0。同样,由Akα=0,Ak+1α=…=A2(k-1)α=0,可得λ1Ak-1α=0。由题设Ak-1α≠0,所以λ1=0。类似地可证明λ2=…=λk-1=0,因此向量组α,Aα,…,Ak-1α是线性无关的。

解析
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