单选题
7.设向量β可由向量组α1,α2,…,αm线性表出,但不能由向量组(I):α1,α2,…,αm-1线性表出.记向量组(Ⅱ):α1,α2,…,αm-1,β,则( ).
【正确答案】
B
【答案解析】解一 由题设有
β=k1α1+k2α2+…+kmαm, ①
因β不能由α1,α2,…,αm-1线性表示,则必有km≠0.否则,如km=0,则β可由向量组(I)线性表出,这与题设矛盾.由于km≠0,则
αm=β/km-(k1/km)α1-…-(km-1/km)αm-1,②
即αm可由向量组(Ⅱ):α1,α2,…,αm-1,β线性表出.且αm不能由向量组(I)线性表出.如果
能,不妨设αm=λ1α1+λ2α2+…+λm-1αm-1,代入式①得
β=(k1+kmλ1)α1+(k2+kmλ2)α2+…+(km-1+kmλm-1)αm-1. ③
即β可由向量组(I)线性表出,这与已知条件矛盾.因而仅(B)入选.
解二 由解一中的式②知,αm可由向量组(Ⅱ)线性表示,据此可排除(A)、(D).
如果αm可由向量组(I)线性表示,这与题设矛盾.因此又排除(C).仅(B)入选.
解三 用向量组的秩与线性表出的关系判别之.
因β可由α1,α2,…,αm线性表出,由命题2.3.1.2(1)知,秩([α1,α2,…,αm-1,αm])=秩([α1,α2,…,αm,β]),又β不能由α1,α2,…,αm-1线性表出,由命题2.3.1.2(3)知
秩([α1,α2,…,αm-1,β)=秩([α1,α2,…,αm-1])+1.
因这时αm可由α1,α2,…,αm-1,β线性表出,而β又可由α1,α2,…,αm线性表出,故
秩([α1,α2,…,αm-1,β])=秩([α1,α2,…,αm-1,αm,β])=秩([α1,α2,…,αm]),
故αm可由向量组(Ⅱ)线性表出.因而
秩([α1,…,αm-1,αm])=秩([α1,…,αm,β])=秩([α1,…,αm-1,β])=秩([α1,α2,…,αm-1])+1,
即αm不能由α1,α2,…,αm-1,即向量组(I)线性表出.仅(B)入选.
注:命题2.3.1.2 设A=[α1,α2,…,αm],B=[α1,α2,…,αm,β],其中α1,α2,…,αm,β均为n维列向量,则
(1)β可由α1,α2,…,αm线性表示的充要条件是秩(A)=秩(B),即秩([α1,α2,…,αm])=秩([α1,α2,…,αm,β]);
(3)β不能由α1,α2,…,αm线性表示的充要条件是秩(A)<秩(B),即秩(B)=秩(A)+1;