题目
证明:在n维向量空间中,如果α1.α2……αn线性无关,则任一向量β可以由α1.α2……αn线性表示
证明:在n维向量空间中,如果α1.α2……αn线性无关,则任一向量β可以由α1.α2……αn线性表示
题目解答
答案
在n维向量空间中,任意n+1个向量线性相关,所以α1.α2……αn,β线性相关,设c1*α1+c2*α2……+cn*αn+c*β=0(其中c1,…cn,c不全为0)若c=0,则可得α1.α2……αn线性相关,矛盾!所以c不为0,对上式变形即可知道β=-(c1/c)*α1-(c2/c)*α2……-(cn/c)*αn即β可以由α1.α2……αn线性表示
解析
步骤 1:定义线性无关
在n维向量空间中,向量组α1, α2, ..., αn线性无关意味着不存在一组不全为零的数c1, c2, ..., cn,使得c1α1 + c2α2 + ... + cnαn = 0。
步骤 2:考虑向量β
任取向量β,考虑向量组α1, α2, ..., αn, β。如果β不能由α1, α2, ..., αn线性表示,那么向量组α1, α2, ..., αn, β线性无关。
步骤 3:线性无关的向量组的性质
在n维向量空间中,任意n+1个向量线性相关。因此,向量组α1, α2, ..., αn, β线性相关。
步骤 4:线性相关向量组的表示
由于α1, α2, ..., αn, β线性相关,存在一组不全为零的数c1, c2, ..., cn, c,使得c1α1 + c2α2 + ... + cnαn + cβ = 0。如果c = 0,则c1α1 + c2α2 + ... + cnαn = 0,这与α1, α2, ..., αn线性无关矛盾。因此,c ≠ 0。
步骤 5:β的线性表示
由于c ≠ 0,可以将上式变形为β = -(c1/c)α1 - (c2/c)α2 - ... - (cn/c)αn,即β可以由α1, α2, ..., αn线性表示。
在n维向量空间中,向量组α1, α2, ..., αn线性无关意味着不存在一组不全为零的数c1, c2, ..., cn,使得c1α1 + c2α2 + ... + cnαn = 0。
步骤 2:考虑向量β
任取向量β,考虑向量组α1, α2, ..., αn, β。如果β不能由α1, α2, ..., αn线性表示,那么向量组α1, α2, ..., αn, β线性无关。
步骤 3:线性无关的向量组的性质
在n维向量空间中,任意n+1个向量线性相关。因此,向量组α1, α2, ..., αn, β线性相关。
步骤 4:线性相关向量组的表示
由于α1, α2, ..., αn, β线性相关,存在一组不全为零的数c1, c2, ..., cn, c,使得c1α1 + c2α2 + ... + cnαn + cβ = 0。如果c = 0,则c1α1 + c2α2 + ... + cnαn = 0,这与α1, α2, ..., αn线性无关矛盾。因此,c ≠ 0。
步骤 5:β的线性表示
由于c ≠ 0,可以将上式变形为β = -(c1/c)α1 - (c2/c)α2 - ... - (cn/c)αn,即β可以由α1, α2, ..., αn线性表示。