解答题 3.设α1,α2,β1,β2均是三维向量,且α1,α2线性无关,β1,β2线性无关,证明存在非零向量γ,使得γ既可由α1,α2线性表出,又可由β1,β2线性表出。
当α1=
【正确答案】四个三维向量α1,α2,β1,β2必线性相关,故有不全为零的数k1,k2,l1,l2,使得
k1α1+k2α2+l1β1+l2β2=0。
令γ=k1α1+k2α2= —l1β1—l2β2,则必有k1,k2不全为零。否则,若k1=k2=0,由k1,k2,l1,l2不全为零知,l1,l2不全为零,从而—l1β1—l1β2=0,这与β1,β2线性无关相矛盾,所以k1,k2不全为0。同理l1,l2亦不全为0。从而γ≠0,且它既可由α1,α2线性表出,又可由β1,β2线性表出。
对已知的α1,α2,β1,β2,设x1α1+x2α2+y1β1+y2β2=0,对α1,α2,β1,β2组成的矩阵作初等行变换,有

于是得方程组的通解为k(0,—3,—2,1)T,即
x1=0,x2= —3k,y1= —2k,y2=k,
所以
γ= —3kα2=
【答案解析】