题目
3.(判断题,20分)集合S=(x_{1),x_(2),...,x_(n-1),0)mid x_(1),x_(2),...,x_(n-1)in R}构成n维向量空间.A.对B.错A. 对B. 错
3.(判断题,20分)
集合$S=\left\{(x_{1},x_{2},\cdots,x_{n-1},0)\mid x_{1},x_{2},\cdots,x_{n-1}\in R\right\}$构成n维向量空间.
A.对
B.错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
考查要点:本题主要考查对向量空间维数的理解,以及判断给定集合是否构成特定维数向量空间的能力。
解题核心思路:
- 明确向量空间的定义:集合需满足对加法和标量乘法封闭,并包含零向量、每个向量的负向量等。
- 分析集合的结构:集合$S$中所有向量的最后一个分量恒为0,说明其本质是n维空间中的一个子空间。
- 确定维数:通过寻找基底,判断该子空间的实际维数是否等于题目中声称的n维。
破题关键点:
- 基底的存在性:若集合能被$n-1$个线性无关的向量张成,则其维数为$n-1$,而非n维。
集合$S$中的向量形式为$(x_1, x_2, \cdots, x_{n-1}, 0)$,其中前$n-1$个分量任意,最后一个分量固定为0。具体分析如下:
-
验证子空间条件:
- 零向量存在:当$x_1 = x_2 = \cdots = x_{n-1} = 0$时,向量$(0, 0, \cdots, 0) \in S$。
- 加法封闭:若$\mathbf{u} = (u_1, \cdots, u_{n-1}, 0)$和$\mathbf{v} = (v_1, \cdots, v_{n-1}, 0)$属于$S$,则$\mathbf{u} + \mathbf{v} = (u_1 + v_1, \cdots, u_{n-1} + v_{n-1}, 0) \in S$。
- 标量乘法封闭:若$k \in \mathbb{R}$,则$k\mathbf{u} = (k u_1, \cdots, k u_{n-1}, 0) \in S$。
因此,$S$是n维向量空间的一个子空间。
-
确定维数:
- 基底构造:定义$n-1$个向量$\mathbf{e}_i = (0, \cdots, 1, \cdots, 0, 0)$(第$i$个分量为1,其余为0,$i = 1, 2, \cdots, n-1$)。
- 线性无关性:这些向量显然线性无关,且能张成$S$中所有向量。
- 维数结论:基底的个数为$n-1$,因此$S$的维数为$n-1$,而非$n$维。
结论:题目中“构成n维向量空间”的说法错误,正确答案为B。