单选题 设向量组α 1 ,α 2 ,α 3 是齐次线性方程组Ax=0的一个基础解系,向量β不是方程组Ax=0的解,判断向量组β,α 1 ,α 2 ,α 3 的线性相关性.
【正确答案】正确答案:设一组数k 0 ,k 1 ,k 2 ,k 3 ,使得 k 0 β+k 1 α 1 +k 2 α 2 +k 3 α 3 =0, 左乘系数矩阵A,由于α i (i=1,2,3)为方程组Ax=0的解,有Aα i =0(i=1,2,3),β 不是方程组Ax=0的解,有Aβ≠0,于是有 k 0 Aβ+k 11 +k 22 +k 33 =k 0 Aβ=0, 得k 0 =0,从而有 k 1 α 1 +k 2 α 2 +k 3 α 3 =0, 又因为α 1 ,α 2 ,α 3 为Ax=0的基础解系,必线性无关,必有k 1 =k 2 =k 3 =0. 综上讨论,向量组β,α 1 ,α 2 ,α 3 线性无关.
【答案解析】解析:此题线性相关性的讨论涉及方程组解的性质.一般而言,如果α 1 ,α 2 ,…,α n-r 是齐次方程组Ax=0的一个基础解系,β是非齐次方程组Ax=b的一个特解,则利用本题方法可以证明向量组β,β+α 1 ,β+α 2 ,…,β+α n-r 必线性无关.结果表明,若n元非齐次方程组Ax=b的系数矩阵的秩为r(<n),则方程组Ax=b共有n-r+1个无关解向量.