题目
一、专业综合水平测试试卷(共100题,100.0分) 36.(专业综合水平测试试卷,1.0分) 若向量组vec(a)_(1)=(1,2,3)^Tvec(a)_(2)=(2,1,-1)^T,vec(a)_(3)=(k,-1,1)^T线性相关,则k=() A. -4 B. 2 C. 1 D. -2
一、专业综合水平测试试卷(共100题,100.0分) 36.(专业综合水平测试试卷,1.0分) 若向量组$\vec{a}_{1}=(1,2,3)^{T}\vec{a}_{2}=(2,1,-1)^{T},\vec{a}_{3}=(k,-1,1)^{T}$线性相关,则k=()
A. -4
B. 2
C. 1
D. -2
A. -4
B. 2
C. 1
D. -2
题目解答
答案
为了确定向量组$\vec{a}_1 = (1, 2, 3)^T$, $\vec{a}_2 = (2, 1, -1)^T$, 和 $\vec{a}_3 = (k, -1, 1)^T$线性相关,我们需要找到使得这些向量线性相关的 $k$ 的值。向量线性相关当且仅当由这些向量构成的矩阵的行列式为零。
首先,我们构建由这些向量作为列的矩阵 $A$:
\[
A = \begin{pmatrix}
1 & 2 & k \\
2 & 1 & -1 \\
3 & -1 & 1
\end{pmatrix}
\]
接下来,我们计算矩阵 $A$ 的行列式。一个 $3 \times 3$ 矩阵 $\begin{pmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end{pmatrix}$ 的行列式由以下公式给出:
\[
\det(A) = a(ei - fh) - b(di - fg) + c(dh - eg)
\]
将 $A$ 的元素代入公式,我们得到:
\[
\det(A) = 1 \left(1 \cdot 1 - (-1) \cdot (-1)\right) - 2 \left(2 \cdot 1 - (-1) \cdot 3\right) + k \left(2 \cdot (-1) - 1 \cdot 3\right)
\]
在括号内简化:
\[
\det(A) = 1 \left(1 - 1\right) - 2 \left(2 + 3\right) + k \left(-2 - 3\right)
\]
\[
\det(A) = 1 \cdot 0 - 2 \cdot 5 + k \cdot (-5)
\]
\[
\det(A) = 0 - 10 - 5k
\]
\[
\det(A) = -10 - 5k
\]
为了使向量线性相关,行列式必须为零:
\[
-10 - 5k = 0
\]
解 $k$:
\[
-5k = 10
\]
\[
k = -2
\]
因此,使向量组线性相关的 $k$ 的值是 $\boxed{-2}$。正确选项是 $\boxed{D}$。
解析
步骤 1:构建矩阵
构建由向量 $\vec{a}_1$, $\vec{a}_2$, $\vec{a}_3$ 作为列的矩阵 $A$:
\[ A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & k \\ 2 & 1 & -1 \\ 3 & -1 & 1 \end{pmatrix} \]
步骤 2:计算行列式
计算矩阵 $A$ 的行列式 $\det(A)$:
\[ \det(A) = 1 \left(1 \cdot 1 - (-1) \cdot (-1)\right) - 2 \left(2 \cdot 1 - (-1) \cdot 3\right) + k \left(2 \cdot (-1) - 1 \cdot 3\right) \]
\[ \det(A) = 1 \left(1 - 1\right) - 2 \left(2 + 3\right) + k \left(-2 - 3\right) \]
\[ \det(A) = 1 \cdot 0 - 2 \cdot 5 + k \cdot (-5) \]
\[ \det(A) = 0 - 10 - 5k \]
\[ \det(A) = -10 - 5k \]
步骤 3:求解 $k$
为了使向量线性相关,行列式必须为零:
\[ -10 - 5k = 0 \]
解 $k$:
\[ -5k = 10 \]
\[ k = -2 \]
构建由向量 $\vec{a}_1$, $\vec{a}_2$, $\vec{a}_3$ 作为列的矩阵 $A$:
\[ A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & k \\ 2 & 1 & -1 \\ 3 & -1 & 1 \end{pmatrix} \]
步骤 2:计算行列式
计算矩阵 $A$ 的行列式 $\det(A)$:
\[ \det(A) = 1 \left(1 \cdot 1 - (-1) \cdot (-1)\right) - 2 \left(2 \cdot 1 - (-1) \cdot 3\right) + k \left(2 \cdot (-1) - 1 \cdot 3\right) \]
\[ \det(A) = 1 \left(1 - 1\right) - 2 \left(2 + 3\right) + k \left(-2 - 3\right) \]
\[ \det(A) = 1 \cdot 0 - 2 \cdot 5 + k \cdot (-5) \]
\[ \det(A) = 0 - 10 - 5k \]
\[ \det(A) = -10 - 5k \]
步骤 3:求解 $k$
为了使向量线性相关,行列式必须为零:
\[ -10 - 5k = 0 \]
解 $k$:
\[ -5k = 10 \]
\[ k = -2 \]