设n维列向量α1,α2,…,αn-1,β线性无关,且与非零向量β1,β2都正交.证明β1,β2线性相关,α1,α2,…,αn-1,β1线性无关.

admin2016-10-26  25

问题 设n维列向量α1,α2,…,αn-1,β线性无关,且与非零向量β1,β2都正交.证明β1,β2线性相关,α1,α2,…,αn-1,β1线性无关.

选项

答案用α1,α2,…,αn-1构造(n一1)×n矩阵:A=[*]因为β1与每个αi都正交,有αiTβ1=0,进而Aβ1=0,即β1是齐次方程组Ax=0的非零解.同理β2也是Ax=0的解. 又因r(A)=r(α1,α2,…,αn-1)=n一1,齐次方程组Ax=0的基础解系仅由n—r(A)=1个解向量构成,从而β1,β2线性相关.若 k1α1+k2α2+…+kn-1αn-1+lβ1=0 (*) 那么,用β1作内积,有k11,α1)+k21,α2)+…+kn-111,αn-1)+l(β1,β1)=0. 因为(β1,αi)=0 (i=1,2,…,n一1),及‖β1‖≠0,有l(β1,β1)=l‖β12=0, 得到l=0.将l=0代入(*)式,有 k1α1+k2α2+…+kn-1αn-1=0. 由于α1,α2,…,αn-1线性无关,得k1=k2=…=kn-1=0,所以(*)中组合系数必全是零,即α1,α2,…,αn-1,β1线性无关.

解析
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