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例 1 任何一个 n 维向量 α =( a 1 , a 2 ,…, a n ) 都是 n 维向量组 ε 1 =(1,0,…,0), ε 2 =(0,1,0,…,0),…, ε n =(0,0,…,0,1) 的线性组合 . 因为 α = a 1 ε 1 + a 2 ε 2 +…+ a n ε n ε 1 , ε 2 ,…, ε n 称为 R n 的初始单位向量组 . 例 2 零向量是任何一组向量的线性组合 . 因为 0=0 · α 1 +0· α 2 +…+0· α s
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例1 任何一个n维向量α =( a1, a2,…, an)都是n维向量组ε1=(1,0,…,0), ε2=(0,1,0,…,0),…, εn=(0,0,…,0,1)的线性组合. 因为α=a1 ε1+ a2 ε2 +…+ an εn ε1, ε2,…, εn称为Rn的初始单位向量组. 例2 零向量是任何一组向量的线性组合. 因为0=0·α1+0·α2 +…+0·αs 例3向量组α1 ,α2…,αs中的任一向量αj(1≤j≤s)都是此向量 组的线性组合. 因为αj=0·α1+…+1·αj +…+0·αs
例4判断向量β1=(4,3,-1,11)与 β2=(4,3,0,11) 是否各为向量组α1= (1,2,-1,5),α2=(2,-1,1, 1)的线性组合。若是,写出表达式。 解:设k1α1+k2α2= β1 ,对矩阵(α1Tα2Tβ1T)施以初等行变换:
类似地,对矩阵(α1Tα2Tβ1T)施以初等行变换:类似地,对矩阵(α1Tα2Tβ1T)施以初等行变换:
例1 证明Rn中的初始单位向量组ε1,ε2,…,εn线性 无关. 因为|In|=1≠0,故ε1,ε2,…,εn线性无关. 例2 一个零向量线性相关;而一个非零向量线 性无关. 因为当α=0时,对任意k≠0,都有k α =0成立, 而当α ≠ 0时,当且仅当k =0时k α =0才成立.
例3 判断向量组α1= (1,2,-1,5),α2=(2,-1,1,1), α3= (4,3,-1,11)是否线性相关。解:对矩阵(α1T,α2T,β1T)施以初等变换化为阶梯形矩阵: 所以向量组α1, α2, α3线性相关。
例4 判断向两组α1= (1,2,0,1),α2=(1,3,0,-1), α3= (-1,-1,1,0)是否线性相关。解: 即这个矩阵的秩为3,恰等于向量组中向量个数,故向量组α1, α2,α3线性无关。
例5 证明:如果向量组α,β,γ线性无关,则向量组 α+β,β+γ,α+γ亦线性相关。 证:设有一组数k1,k2,k3使k1(α+β)+k2 (β+γ)+k3 (α+γ)=0 ①成立,整理得(k1 +k3 ) α+(k1 +k2)β +(k2 +k3 )γ=0 ②由α,β,γ线性无关,故
例1 求向量组α1= (2,4,2),α2=(1,1,0), α3= (3,5,2)的一个极大无关组,并把其余向量用该极大无关组表示.解:对矩阵(α1Tα2T α 3T α4T )仅施以初等行变换: 由最后一个矩阵可知: α1 ,α2 为一个极大无关组,且
例2 证明:如果向量组α1 ,α2…,αs与向量组β1 , β2…,βl可以互相线性表示,则r( α1 ,α2…,αs)= r(β1 ,β 2…,βl)证:设α1 ,α2…,αs与β1 ,β 2…,βl分别为这两个向量组的极大无关组,由定理3.8 ,知它们可互相线性表示,由定理3.9的推论知,r1=r2。即r( α1 ,α2…,αs)= r(β1 ,β 2…,βl)
例3 设Amxn 及Bnxs为两个矩阵,证明:A与B乘积的秩不大于A的秩和B的秩,即r(AB)≤min(r(A), r(B)) 证:设A=(aij)mxn= ( α1, α2,…, αn)B= (bij)nxsAB=C=(cij)mxs=( 1 2… s) 因此有j = b1j α1+ b2jα2+…bnjαn(j=1,2,…,s),即AB的列向量组 1, 2,… ,s可由A的列向量组α1, α2,…, αn线性表示,故 1, 2,… ,s的极大无关组可由α1, α2,…, α n的极大无关组线性表示,