设αi=(ai1,ai2,…,ain)T(i=1,2,…,r;r<n)是n维实向量,且α1,α2,…,αr线性无关,已知β=(b1,b2,…,bn)T是线性方程组 的非零解向量.试判断向量组α1,α2,…,αr,β的线性相关性.

admin2016-10-20  37

问题 设αi=(ai1,ai2,…,ain)T(i=1,2,…,r;r<n)是n维实向量,且α1,α2,…,αr线性无关,已知β=(b1,b2,…,bn)T是线性方程组

的非零解向量.试判断向量组α1,α2,…,αr,β的线性相关性.

选项

答案设有一组数k1,k2,…,kr,l,使得 k1α1+k2α2+…+krαr+lβ=0 (*) 成立,则因β=(b1,b2,…,bn)T是齐次线性方程组 [*] 的解,故有βTαi=0 (i=1,2,…,r). 对(*)式,左乘βT有k1βTα1+k2βTα2+…+krβTαr+lβTβ=0. 得lβTβ=0,由于β≠0,知βTβ=||β||2≠0,故l=0. 代入(*)式知k1α2+k2α2+…+krαr=0,由于向量组α1,α2,…,αr线性无关,所以得 k1=k2=…=kr=0. 因此,向量组α1,α2,…,αr,β线性无关.

解析 因为β=(b1,b2,…,bn)T是齐次方程组的解,故有

即β与αi(i=1,2,…,r)正交,利用几何直观可知αi,α2…,αr,β线性无关.
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