题目
设α,β,y线性无关.证明 +beta , +y , +a 也线性无关.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查向量组线性相关性的判定,特别是通过反证法结合线性无关定义进行推导的能力。
解题核心思路:
假设新向量组线性相关,利用原向量组线性无关的性质,推导出系数必须全为零,从而产生矛盾,证明假设不成立。
破题关键点:
- 反证法的运用:通过假设线性相关,构造线性组合等于零的形式。
- 系数分离:将新向量组的线性组合展开,按原向量α、β、γ整理系数。
- 方程组求解:根据原向量组线性无关,系数必须全为零,建立方程组并求解,得出矛盾。
步骤1:假设线性相关
假设向量组 $\alpha+\beta$, $\beta+\gamma$, $\gamma+\alpha$ 线性相关,则存在不全为零的数 $k_1, k_2, k_3$,使得:
$k_1(\alpha+\beta) + k_2(\beta+\gamma) + k_3(\gamma+\alpha) = 0.$
步骤2:展开并整理
展开后合并同类项:
$(k_1 + k_3)\alpha + (k_1 + k_2)\beta + (k_2 + k_3)\gamma = 0.$
步骤3:利用原向量组线性无关
由于 $\alpha, \beta, \gamma$ 线性无关,其系数必须全为零,得到方程组:
$\begin{cases}k_1 + k_3 = 0, \\k_1 + k_2 = 0, \\k_2 + k_3 = 0.\end{cases}$
步骤4:解方程组
- 由第一式得 $k_1 = -k_3$,代入第二式得 $-k_3 + k_2 = 0 \Rightarrow k_2 = k_3$。
- 代入第三式得 $k_2 + k_3 = 0 \Rightarrow k_3 + k_3 = 0 \Rightarrow 2k_3 = 0 \Rightarrow k_3 = 0$。
- 进一步得 $k_1 = 0$,$k_2 = 0$,与假设矛盾。
结论:原假设不成立,故 $\alpha+\beta$, $\beta+\gamma$, $\gamma+\alpha$ 线性无关。