题目
6.[a,b]区间上n个可微的函数线性相关的充要条件是它们构成的朗斯基行列式为零。A. 对B. 错
6.[a,b]区间上n个可微的函数线性相关的充要条件是它们构成的朗斯基行列式为零。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
考查要点:本题主要考查对朗斯基行列式(Wronskian)与函数线性相关性关系的理解,特别是充要条件的判定。
核心思路:
- 朗斯基行列式为零是函数线性相关的必要条件,即若函数线性相关,则朗斯基行列式必为零;但朗斯基行列式为零并非充分条件,即行列式为零时,函数未必线性相关。
- 题目中将朗斯基行列式为零作为充要条件,忽略了其仅为必要条件的本质,因此结论错误。
破题关键:
- 明确朗斯基行列式的性质:零行列式仅说明可能存在线性相关性,但不能反向推导。
- 通过反例(如构造朗斯基行列式为零但函数线性无关的例子)可快速判断命题不成立。
朗斯基行列式的定义与性质:
对于$n$个可微函数$f_1(x), f_2(x), \dots, f_n(x)$,其朗斯基行列式为:
$W(f_1, f_2, \dots, f_n)(x) = \begin{vmatrix}f_1 & f_2 & \cdots & f_n \\f_1' & f_2' & \cdots & f_n' \\\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\f_1^{(n-1)} & f_2^{(n-1)} & \cdots & f_n^{(n-1)}\end{vmatrix}$
- 若函数线性相关,则$W \equiv 0$(必要性成立)。
- 若$W \not\equiv 0$,则函数线性无关(局部性质)。
- 若$W \equiv 0$,函数未必线性相关(充分性不成立)。
反例说明:
考虑区间$[0, 1]$上的两个函数$f(x) = x^2$和$g(x) = x|x|$。
- 计算导数:$f'(x) = 2x$,$g'(x) = 2x$(当$x > 0$时)。
- 朗斯基行列式$W = f(x)g'(x) - f'(x)g(x) = x^2 \cdot 2x - 2x \cdot x|x| = 0$(恒为零)。
- 但$f(x)$和$g(x)$在$[0, 1]$上线性无关,因为不存在常数$k$使得$f(x) = k g(x)$。
结论:
题目中“充要条件”的表述错误,正确答案为B。