问答题
设向量β可由向量组α1,α2,…,αr线性表出.试证:如果α1,α2,…,αr线性无关,则表示式是唯一的.
分析 这是一个证明“唯一性”的命题,证明这类命题,往往采用以下两种方法:一是反证法,假设满足题设的结果不唯一,从而推出矛盾;二是同一法,设满足题设的结果有两个,然后证明这两个相同.
【正确答案】(用反证法)假设β有两种不同的表示式:
β=k1α1+k2α2+…+krαr,β=l1α1+l2α2+…+lrαr
其中至少有一个ki与li(i=1,2,…,r)不相等.由以上两式可得:
(k1-l1)α1+(k2-l2)α2+…+(ki-li)αi+…+(kr-lr)αr=0
于是,存在一组不全为零的数λi=ki-li(i=1,2,…,r),使得
λ1α1+λ2α2+…+λiαi+…+λrαr=0
成立,这表示α1,α2,…,αr线性相关,与题设矛盾,因此表示式唯一.
证法2 (用同一法)设β由α1,α2,…,αr线性表出的式子有两个
β=k1α1+k2α2+…+krαr, β=l1α1+l2α2+…+lrαr
由此可得
(k1-l1)α1+(k2-l2)α2+…+(ki-li)αi+…+(kr-lr)αr=0
因为α1,α2,…,αr线性无关,所以kj-lj=0(j=1,2,…,r),即
kj=lj(j=1,2,…,r),由此可见这两个表示式是相同的.
【答案解析】