已知向量组alpha_1, alpha_2, alpha_3线性无关,则A 向量组alpha_1 - alpha_2, alpha_2 - alpha_3, alpha_1 - alpha_3线性相关B 向量组alpha_1, alpha_1 + alpha_2, alpha_1 + alpha_2 + alpha_3线性相关C 向量组alpha_1, alpha_1 - alpha_2, alpha_1 - alpha_2 - alpha_3线性相关D 向量组alpha_1 + alpha_2, alpha_2 + alpha_3, alpha_1 + alpha_3线性相关
已知向量组$\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$线性无关,则 A 向量组$\alpha_1 - \alpha_2, \alpha_2 - \alpha_3, \alpha_1 - \alpha_3$线性相关 B 向量组$\alpha_1, \alpha_1 + \alpha_2, \alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3$线性相关 C 向量组$\alpha_1, \alpha_1 - \alpha_2, \alpha_1 - \alpha_2 - \alpha_3$线性相关 D 向量组$\alpha_1 + \alpha_2, \alpha_2 + \alpha_3, \alpha_1 + \alpha_3$线性相关
题目解答
答案
答案:A
解析:
A. 考虑向量组 $\alpha_1 - \alpha_2, \alpha_2 - \alpha_3, \alpha_1 - \alpha_3$。
令 $c_1(\alpha_1 - \alpha_2) + c_2(\alpha_2 - \alpha_3) + c_3(\alpha_1 - \alpha_3) = 0$,
展开得 $(c_1 + c_3)\alpha_1 + (-c_1 + c_2)\alpha_2 + (-c_2 - c_3)\alpha_3 = 0$。
由线性无关性,系数为零,解得 $c_1 = 1, c_2 = 1, c_3 = -1$(非零解),故线性相关。
B. 考虑向量组 $\alpha_1, \alpha_1 + \alpha_2, \alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3$。
令 $c_1\alpha_1 + c_2(\alpha_1 + \alpha_2) + c_3(\alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3) = 0$,
展开得 $(c_1 + c_2 + c_3)\alpha_1 + (c_2 + c_3)\alpha_2 + c_3\alpha_3 = 0$。
由线性无关性,系数为零,解得 $c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故线性无关。
C. 考虑向量组 $\alpha_1, \alpha_1 - \alpha_2, \alpha_1 - \alpha_2 - \alpha_3$。
令 $c_1\alpha_1 + c_2(\alpha_1 - \alpha_2) + c_3(\alpha_1 - \alpha_2 - \alpha_3) = 0$,
展开得 $(c_1 + c_2 + c_3)\alpha_1 + (-c_2 - c_3)\alpha_2 + (-c_3)\alpha_3 = 0$。
由线性无关性,系数为零,解得 $c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故线性无关。
D. 考虑向量组 $\alpha_1 + \alpha_2, \alpha_2 + \alpha_3, \alpha_1 + \alpha_3$。
令 $c_1(\alpha_1 + \alpha_2) + c_2(\alpha_2 + \alpha_3) + c_3(\alpha_1 + \alpha_3) = 0$,
展开得 $(c_1 + c_3)\alpha_1 + (c_1 + c_2)\alpha_2 + (c_2 + c_3)\alpha_3 = 0$。
由线性无关性,系数为零,解得 $c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故线性无关。
结论:
选项 A 中的向量组线性相关。
$\boxed{A}$
解析
考查要点:本题主要考查向量组的线性相关性判断,需结合线性无关的定义进行系数分析。
解题核心思路:
对于每个选项中的向量组,假设存在线性组合等于零向量,通过展开并整理系数,利用原向量组$\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$线性无关的性质,得到关于系数的方程组。若方程组存在非零解,则该向量组线性相关;若仅存在零解,则线性无关。
破题关键点:
- 选项A中向量组的线性组合可通过构造特定系数(如$c_1=1, c_2=1, c_3=-1$)得到非零解,从而判定线性相关。
- 其余选项的方程组均仅存在零解,故对应的向量组线性无关。
选项A分析
设存在系数$c_1, c_2, c_3$使得:
$c_1(\alpha_1 - \alpha_2) + c_2(\alpha_2 - \alpha_3) + c_3(\alpha_1 - \alpha_3) = 0$
展开整理得:
$(c_1 + c_3)\alpha_1 + (-c_1 + c_2)\alpha_2 + (-c_2 - c_3)\alpha_3 = 0$
由$\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$线性无关,系数必须全为零:
$\begin{cases}c_1 + c_3 = 0 \\-c_1 + c_2 = 0 \\-c_2 - c_3 = 0\end{cases}$
取$c_1=1$,解得$c_2=1$,$c_3=-1$(非零解),故向量组线性相关。
选项B分析
设存在系数$c_1, c_2, c_3$使得:
$c_1\alpha_1 + c_2(\alpha_1 + \alpha_2) + c_3(\alpha_1 + \alpha_2 + \alpha_3) = 0$
展开整理得:
$(c_1 + c_2 + c_3)\alpha_1 + (c_2 + c_3)\alpha_2 + c_3\alpha_3 = 0$
由线性无关性,系数为零:
$\begin{cases}c_1 + c_2 + c_3 = 0 \\c_2 + c_3 = 0 \\c_3 = 0\end{cases}$
解得$c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故向量组线性无关。
选项C分析
设存在系数$c_1, c_2, c_3$使得:
$c_1\alpha_1 + c_2(\alpha_1 - \alpha_2) + c_3(\alpha_1 - \alpha_2 - \alpha_3) = 0$
展开整理得:
$(c_1 + c_2 + c_3)\alpha_1 + (-c_2 - c_3)\alpha_2 + (-c_3)\alpha_3 = 0$
由线性无关性,系数为零:
$\begin{cases}c_1 + c_2 + c_3 = 0 \\-c_2 - c_3 = 0 \\-c_3 = 0\end{cases}$
解得$c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故向量组线性无关。
选项D分析
设存在系数$c_1, c_2, c_3$使得:
$c_1(\alpha_1 + \alpha_2) + c_2(\alpha_2 + \alpha_3) + c_3(\alpha_1 + \alpha_3) = 0$
展开整理得:
$(c_1 + c_3)\alpha_1 + (c_1 + c_2)\alpha_2 + (c_2 + c_3)\alpha_3 = 0$
由线性无关性,系数为零:
$\begin{cases}c_1 + c_3 = 0 \\c_1 + c_2 = 0 \\c_2 + c_3 = 0\end{cases}$
解得$c_1 = c_2 = c_3 = 0$,故向量组线性无关。