解答题
3.设α
1,α
2,β
1,β
2均是三维向量,且α
1,α
2线性无关,β
1,β
2线性无关,证明存在非零向量γ,使得γ既可由α
1,α
2线性表出,又可由β
1,β
2线性表出。
当α
1=
【正确答案】四个三维向量α
1,α
2,β
1,β
2必线性相关,故有不全为零的数k
1,k
2,l
1,l
2,使得
k
1α
1+k
2α
2+l
1β
1+l
2β
2=0。
令γ=k
1α
1+k
2α
2= —l
1β
1—l
2β
2,则必有k
1,k
2不全为零。否则,若k
1=k
2=0,由k
1,k
2,l
1,l
2不全为零知,l
1,l
2不全为零,从而—l
1β
1—l
1β
2=0,这与β
1,β
2线性无关相矛盾,所以k
1,k
2不全为0。同理l
1,l
2亦不全为0。从而γ≠0,且它既可由α
1,α
2线性表出,又可由β
1,β
2线性表出。
对已知的α
1,α
2,β
1,β
2,设x
1α
1+x
2α
2+y
1β
1+y
2β
2=0,对α
1,α
2,β
1,β
2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
x
1=0,x
2= —3k,y
1= —2k,y
2=k,
所以
γ= —3kα
2=

【答案解析】