题目
向量组 A: alpha_1, alpha_2, alpha_3 线性相关且 alpha_1, alpha_2 线性无关,则下列结论错误的是____。 A. 由向量 alpha_1, alpha_2, alpha_3 构成的矩阵 A = (alpha_1, alpha_2, alpha_3) 的秩为 RA. = 3B. 由向量 alpha_1, alpha_2, alpha_3 构成的矩阵 A = (alpha_1, alpha_2, alpha_3) 的秩为 RA. = 2C. alpha_3 可由 alpha_1, alpha_2 线性表示D. alpha_3 可由 alpha_1, alpha_2 唯一线性表示
向量组 $A: \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 线性相关且 $\alpha_1, \alpha_2$ 线性无关,则下列结论错误的是____。
- A. 由向量 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 构成的矩阵 $A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3)$ 的秩为 $R
- A. = 3$
- B. 由向量 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 构成的矩阵 $A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3)$ 的秩为 $R
- A. = 2$
- C. $\alpha_3$ 可由 $\alpha_1, \alpha_2$ 线性表示
- D. $\alpha_3$ 可由 $\alpha_1, \alpha_2$ 唯一线性表示
题目解答
答案
为了确定哪个结论是错误的,让我们逐步分析给定的条件和每个选项。
1. **给定条件:**
- 向量组 $ A: \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 线性相关。
- 向量 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 线性无关。
2. **分析:**
- 由于 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 线性无关,它们形成一个包含两个向量的线性无关集合。
- 向量组 $ \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 线性相关意味着 $ \alpha_3 $ 可以表示为 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 的线性组合。因此,向量组 $ \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 的秩是2,而不是3。
3. **选项:**
- **选项A:** 由向量 $ \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 构成的矩阵 $ A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) $ 的秩为 $ R(A) = 3 $。
- 这是错误的,因为向量组线性相关,所以秩不能是3。秩必须是2。
- **选项B:** 由向量 $ \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 构成的矩阵 $ A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) $ 的秩为 $ R(A) = 2 $。
- 这是正确的,因为向量组线性相关,但 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 线性无关,所以秩是2。
- **选项C:** $ \alpha_3 $ 可由 $ \alpha_1, \alpha_2 $ 线性表示。
- 这是正确的,因为向量组 $ \alpha_1, \alpha_2, \alpha_3 $ 线性相关,所以 $ \alpha_3 $ 可以写成 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 的线性组合。
- **选项D:** $ \alpha_3 $ 可由 $ \alpha_1, \alpha_2 $ 唯一线性表示。
- 这是正确的,因为 $ \alpha_1 $ 和 $ \alpha_2 $ 线性无关,所以 $ \alpha_3 $ 作为它们的线性组合的表示是唯一的。
4. **结论:**
- 错误的结论是选项A。
因此,答案是 $\boxed{A}$。
解析
考查要点:本题主要考查向量组的线性相关性、矩阵秩的概念以及线性表示的唯一性。
解题核心思路:
- 线性相关与秩的关系:若向量组线性相关,则其秩小于向量个数。
- 极大线性无关组:已知$\alpha_1, \alpha_2$线性无关,说明它们是极大线性无关组,秩为2。
- 线性表示的唯一性:若基底(如$\alpha_1, \alpha_2$)线性无关,则任何向量在该基底下的表示唯一。
破题关键点:
- 选项A:矩阵秩为3意味着向量组线性无关,与题设矛盾。
- 选项D:$\alpha_1, \alpha_2$线性无关,故$\alpha_3$的表示唯一。
选项分析
选项A
结论:矩阵$A$的秩为3。
分析:向量组$\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$线性相关,说明秩小于3。而$\alpha_1, \alpha_2$线性无关,秩至少为2,因此秩为2。选项A错误。
选项B
结论:矩阵$A$的秩为2。
分析:$\alpha_1, \alpha_2$线性无关,秩为2;$\alpha_3$可被前两者线性表示,不增加秩。选项B正确。
选项C
结论:$\alpha_3$可由$\alpha_1, \alpha_2$线性表示。
分析:向量组线性相关,说明存在非全零系数使得$k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + k_3\alpha_3 = 0$。若$k_3 \neq 0$,可解得$\alpha_3 = -\frac{k_1}{k_3}\alpha_1 - \frac{k_2}{k_3}\alpha_2$。选项C正确。
选项D
结论:$\alpha_3$可由$\alpha_1, \alpha_2$唯一线性表示。
分析:$\alpha_1, \alpha_2$线性无关,构成基底,故$\alpha_3$的表示唯一。选项D正确。