确定常数a,使向量组α1=(1,1,a),α2=(1,a,1),α3一(a,1,1)可由向量组β1=(1,1,a)。β2=(-2,a,4),β2=(-2,a,a)线性表示,但向量组β1,β2,β3不能由向量组α1,α2,α3线性表示.

admin2014-01-26  55

问题 确定常数a,使向量组α1=(1,1,a),α2=(1,a,1),α3一(a,1,1)可由向量组β1=(1,1,a)。β2=(-2,a,4),β2=(-2,a,a)线性表示,但向量组β1,β2,β3不能由向量组α1,α2,α3线性表示.

选项

答案对矩阵[*]作初等行变换,有 [*] 当a=-2时,[*],显然α2不能由β1,β2,β3线性表示,因此a≠-2; 当a=4时, [*],显然α2,α3均不能由β1,β2,β3线性表示,因此a≠4. 而当a≠-2且a≠4时,r(β1,β2,β3)=3,此时向量组α1,α2,α3可由向量组β1,β2,β3线性表示. 又[*], 由题设,向量组β1,β2,β3不能由向量组α1,α2,α3线性表示,必有a-1=0或2-a-a2= 0,即a=1或a=-2. 综上所述,满足题设条件的只能是a=1.

解析 [分析]  向量组α1,α2,α3可由向量组β1,β2,β3线性表示,相当于方程组:
αi=x1β1,x2β2,x3β3,i=1,2,3.
均有解,问题转化为r(β1,β2,β3)=r(β1,β2,β3),i=1,2,3是否均成立?这通过初等变换化阶梯形讨论即可.而向量组β1,β2,β3不能由向量组β1,β2,β3线性表示,相当于至少有一个向量β(j=1,2,3)不能由α1,α2,α3线性表示,即至少有一方程组
    βi=x1α1,x2α2,x3α3,j=1,2,3,无解.
    [评注1]  向量组β1,β2,β3不能由向量组α1,α2,α3线性表示,必有行列式|[α1,α2,α3]|=0,由此也可确定a.
    [评注2]  向量组能否线性表示的问题完全转化为线性方程组是否有解的问题.
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