题目
1.若方阵A_(ntimes n)不可逆,则A的列向量组中____A. 必有一个向量为零向量.B. 必有二个向量对应分量成比例.C. 必有一个向量是其余向量的线性组合.D. 任意一个向量是其余向量的线性组合.
1.若方阵$A_{n\times n}$不可逆,则A的列向量组中____
A. 必有一个向量为零向量.
B. 必有二个向量对应分量成比例.
C. 必有一个向量是其余向量的线性组合.
D. 任意一个向量是其余向量的线性组合.
题目解答
答案
C. 必有一个向量是其余向量的线性组合.
解析
考查要点:本题主要考查矩阵不可逆时其列向量组的线性相关性质,以及如何从选项中识别正确的结论。
解题核心思路:
矩阵不可逆 $\Rightarrow$ 其行列式为零 $\Rightarrow$ 列向量组线性相关。线性相关的核心特征是至少存在一个向量可以被其余向量线性表示。需结合选项分析,排除错误选项。
破题关键点:
- 线性相关性的定义:存在不全为零的系数,使得向量的线性组合为零。
- 选项辨析:选项C直接对应线性相关性的结论,而其他选项(如存在零向量、成比例等)并非必然成立。
矩阵$A_{n \times n}$不可逆 $\Rightarrow$ $A$的列向量组线性相关。根据线性相关性定义,存在不全为零的标量$k_1, k_2, \dots, k_n$,使得:
$k_1 \boldsymbol{a}_1 + k_2 \boldsymbol{a}_2 + \cdots + k_n \boldsymbol{a}_n = \boldsymbol{0}.$
假设$k_j \neq 0$,则可将$\boldsymbol{a}_j$表示为其他向量的线性组合:
$\boldsymbol{a}_j = -\frac{k_1}{k_j} \boldsymbol{a}_1 - \cdots - \frac{k_{j-1}}{k_j} \boldsymbol{a}_{j-1} - \frac{k_{j+1}}{k_j} \boldsymbol{a}_{j+1} - \cdots - \frac{k_n}{k_j} \boldsymbol{a}_n.$
因此,必有一个向量是其余向量的线性组合(选项C正确)。
错误选项分析:
- 选项A:列向量中可能存在非零向量,但通过线性组合关系导致相关性(例如$\boldsymbol{a}_3 = \boldsymbol{a}_1 + \boldsymbol{a}_2$)。
- 选项B:两个向量成比例仅是线性相关的一种特殊情况,非必然(例如三维向量$\boldsymbol{a}_1=(1,0,0)$,$\boldsymbol{a}_2=(0,1,0)$,$\boldsymbol{a}_3=(1,1,0)$线性相关但无成比例关系)。
- 选项D:“任意一个向量”被其余向量线性表示的条件过强,仅需存在至少一个即可。