解答题
1.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(a1,a2,…,an)=n。对任一n维向量b,因为a1,a2,…,an,b的维数n小于向量的个数n+1,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:ξ1,ξ2,…,ξn可由a1,a2,…,an线性表示,即
r(ξ1,ξ2,…,ξn)=n≤r(a1,a2,…,an),
又a1,a2,…,an是一组凡维向量,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】