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[2003年] 设向量组(I):α1=[1,0,2]T,α2=[1,1,3]T,α3=[1,-1,a+2]T和向量组(Ⅱ):β1=[1,2,a+3]T,β2=[2,1,a+6]T,β3=[2,1,a+4]T.试问:当a为何值时,向量组(I)与(Ⅱ)等价?
[2003年] 设向量组(I):α1=[1,0,2]T,α2=[1,1,3]T,α3=[1,-1,a+2]T和向量组(Ⅱ):β1=[1,2,a+3]T,β2=[2,1,a+6]T,β3=[2,1,a+4]T.试问:当a为何值时,向量组(I)与(Ⅱ)等价?
admin
2019-04-28
109
问题
[2003年] 设向量组(I):α
1
=[1,0,2]
T
,α
2
=[1,1,3]
T
,α
3
=[1,-1,a+2]
T
和向量组(Ⅱ):β
1
=[1,2,a+3]
T
,β
2
=[2,1,a+6]
T
,β
3
=[2,1,a+4]
T
.试问:当a为何值时,向量组(I)与(Ⅱ)等价?当a为何值时,向量组(I)与(Ⅱ)不等价?
选项
答案
解一 因[*] 故方程组x
1
β
1
+x
2
β
2
+x
3
β
3
=α
i
(i=1,2,3)均有唯一解,因而对任意a,向量组(I)可用向量组(Ⅱ)线性表出.但 [*] 当a+1≠0即a≠-1时,方程组x
1
α
1
+x
2
α
2
+x
3
α
3
=β
i
(i=1,2,3)有唯一解.因而β
1
,β
2
,β
3
可用α
1
,α
2
,α
3
线性表出,于是得到当a≠-1时向量组(I)和向量组(Ⅱ)等价.但当a=-1时,有 [*] 秩([α
1
,α
2
,α
3
])=2≠秩([α
1
,α
2
,α
3
])+1=秩([α
1
,α
2
,α
3
,β
1
])=3,故β
1
不能用α
1
,α
2
,α
3
线性表出.因而向量组(I)和向量组(Ⅱ)不等价. 解二 以α
1
,α
2
,α
3
,β
1
,β
2
,β
3
为列向量构造矩阵A,用初等行变换将其化为行阶梯形矩阵: [*] (1)当a+1=0即a=-1时,[*]显然β
1
与β
3
不能由 α
1
,α
2
,α
3
线性表示,故α
1
,α
2
,α
3
与β
1
,β
2
,β
3
不等价. (2)当a+1≠0时,有 [*] 因而β
1
,β
2
,β
3
可由α
1
,α
2
,α
3
线性表示,且 β
1
=[(1-2a)/(a+1)]α
1
+[(3a+1)I(a+1)]α
2
+[(a-1)/(a+1)]α
3
, β
2
=(-1)α
1
+2α
2
+aα
3
, β
3
=[(3-2a)/(a+1)]α
1
+[2a/(a+1)]α
2
+[(a-1)/(a+1)]α
3
. 以β
1
,β
2
,β
3
,α
1
,α
2
,α
3
为列向量构造矩阵B,用初等行变换将其化为行最简形矩阵,得到 [*] 可见 α
1
=(-1/3)β
1
+[(1-a)/6]β
2
+[(3+a)/6]β
3
, α
2
=(1/3)β
1
+[(1-a)/3]β
2
+(a/3)β
3
, α
3
=(-1)β
1
+[(1+a)/2]β
2
+[(1-a)/2]β
3
, 因而对任意a,向量组(I)可用向量组(Ⅱ)线性表示.于是当a≠-1时,这两组向量可互相线性表示,即 [α
1
,α
2
,α
3
]≌[β
1
,β
2
,β
3
].
解析
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0
考研数学三
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