设向量α1,α2,…,αr是齐次线性方程组Ax=0的一个基础解系,向量β不是方程组Ax=0的解.证明:向量组β,β+α1,β+α2,…,β+αr线性无关.

admin2016-02-27  45

问题 设向量α1,α2,…,αr是齐次线性方程组Ax=0的一个基础解系,向量β不是方程组Ax=0的解.证明:向量组β,β+α1,β+α2,…,β+αr线性无关.

选项

答案对于抽象向量组的线性相关性的证明常用定义证之.注意到待证线性无关的向量组可以看成是一组可以写成另一组向量β,α1,α2,…,αn的线性组合的向量组.如能证明β1,α1,α2,…,αn线性无关,也可用矩阵表示法证之. 证一 设有一组数k,k1,k2,…,kr,使 [*] 则有 [*] 上式两边同时左乘A,有 [*] 而Aβ≠0,故必须有 [*] 把式②代入式①得 [*] 由于α1,α1,…,αr为Ax=0的基础解系,α1,α2,…,αr必线性无关,故 k1=k2=…一kr=0. ③ 将式③代入式②得k=0,故向量组β,β+α1,β+α2,…,β+αr线性无关. 证二用矩阵表示法证之. 先证α1,α2,…,αn,β线性无关,可用反证法证之.如果α1,α2,…,αn,β线性相关,而α1,α2,…,αn线性无关,故β可由α1,α2,…,αn线性表示.设 β=k1α1+k2α2+…+knαn. 在上式两端左乘A,得到 Aβ=k11+k22+…+knn=0+0+…+0=0. 这与Aβ≠0矛盾,故α1,α2,…,αn,β线性无关.又因 [*] =[β,α1,α2,…,αn]K. 显然∣K∣=1≠0,故β,β+α1,β+α2,…,β+αn线性无关.

解析
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