解答题
12.设a1,a2,…,an是一组n维向量,证明它们线性无关的充分必要条件是任一n维向量都可由它们线性表示。
【正确答案】必要性
a1,a2,…,an是线性无关的一组n维向量,因此r( a1,a2,…,an)=n。对任一n维向量易,因为 a1,a2,…,an,b的维数n小于向量的个数n+l,故 a1,a2,…,an,b线性相关。
综上所述r( a1,a2,…,an,b)=n。
又因为 a1,a2,…,an线性无关,所以n维向量b可由 a1,a2,…,an线性表示。
充分性
已知任一n维向量b都可由 a1,a2,…,an线性表示,则单位向量组ε1,ε2,…,εn可由a1,a2,…,an线性表示,即
r(ε1,ε2,…,εn)=n≤r(a1,a2,…,an),
又a1,a2,…,an是一组n维向量,有r(a1,a2,…,an)≤n。
综上,r(a1,a2,…,an)=n。所以a1,a2,…,an线性无关。
【答案解析】