题目
例3.14 设向量组a1,a 2,a3线性相关,向量组α2,α3,α4线性无关.问-|||-(1)α1能否由α2,a3线性表示?(2)a4能否由α1,a2,a3线性表示?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查向量组的线性相关性、线性表示的条件,以及定理3.6和定理3.9的应用。
解题核心思路:
- 第(1)问:通过已知向量组$a_1,a_2,a_3$线性相关,结合定理3.9,判断$a_1$是否可由$a_2,a_3$线性表示。关键在于确定$a_2,a_3$是否线性无关。
- 第(2)问:通过反证法,假设$a_4$可由$a_1,a_2,a_3$线性表示,结合$a_1$的表示关系,推导出与已知条件矛盾的结论。
破题关键点:
- 定理3.6的推论:若部分向量组线性无关,则包含它的向量组可能线性相关或无关,需结合其他条件判断。
- 定理3.9:若向量组线性无关,添加一个向量使其相关,则该向量可被原向量组唯一表示。
- 反证法:通过假设结论不成立,推导矛盾。
第(1)题
分析$a_2,a_3$的线性相关性
已知向量组$a_2,a_3,a_4$线性无关,根据定理3.6的推论,部分向量组$a_2,a_3$必线性无关(否则整个向量组$a_2,a_3,a_4$会线性相关)。
应用定理3.9
已知向量组$a_1,a_2,a_3$线性相关,而$a_2,a_3$线性无关,根据定理3.9,$a_1$可由$a_2,a_3$线性表示。
第(2)题
假设$a_4$可由$a_1,a_2,a_3$线性表示
若$a_4$可由$a_1,a_2,a_3$线性表示,而$a_1$可由$a_2,a_3$线性表示(第(1)问结论),则$a_4$可进一步表示为$a_2,a_3$的线性组合。
推导矛盾
此时向量组$a_2,a_3,a_4$线性相关(因为$a_4$可由$a_2,a_3$表示),但题目中已知$a_2,a_3,a_4$线性无关,矛盾。因此$a_4$不能由$a_1,a_2,a_3$线性表示。