已知a1=(1,4,0,2)T,a2=(2,7,1,3)Ta3=(0,1,-1,0)T,β=(3,10,6,4)T,问: (Ⅰ)a,b取何值时,β不能由a1,a2,a3线性表示? (Ⅱ)a,b取何值时,β可由a1,a2,a3线性表示?并写出此表示式.

admin2013-10-11  37

问题 已知a1=(1,4,0,2)T,a2=(2,7,1,3)Ta3=(0,1,-1,0)T,β=(3,10,6,4)T,问:
(Ⅰ)a,b取何值时,β不能由a1,a2,a3线性表示?
(Ⅱ)a,b取何值时,β可由a1,a2,a3线性表示?并写出此表示式.

选项

答案向量β能否由a1,a2,a3线性表示实质上等价于下述方程组有解或无解的 问题:Ax=β,其中A=(a1,a2,a3),x=[*] 从而A=[*],相应的增广矩阵为B=[*] 利用初等行变换将B化为阶梯形为:[*] (I)当b≠2时,r(A)<r(B),此时方程组Ax=β无解,即β不能由a1,a2,a3线性表示; (Ⅱ)当b=2,a≠1时,r(A)=r(B)且r(A)=3,此时方程组Ax=β有唯一解, 且相应的行简化阶梯形为[*],因此该唯一解为x=[*] 因此,β可由a1,a2,a3唯一表示为β=-a1+2a2; 当b=2,a=1时,r(A)=r(B)且r(A)=2<3,此时方程组Ax=β有无穷解, 相应的行简化阶梯形为[*] 其导出组的基础解系为(-3,3,1)T,原方程组特解为(-1,2,0)T, 则通解为C(-3,3,1)T+(-1,2,0)T,其中C为任意常数, 此时β可由a1,a2,a3表示为β=-(3C+1)a1+(3C+2)a2+Ca3

解析
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