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数学
题目

若方阵 A_(n times n) 不可逆,则 A 的列向量组中()A. 必有一个向量是其余向量的线性组合.B. 必有二个向量对应分量成比例C. 任意一个向量是其余向量的线性组合D. 必有一个向量为零向量.

若方阵 $A_{n \times n}$ 不可逆,则 $A$ 的列向量组中()

A. 必有一个向量是其余向量的线性组合.

B. 必有二个向量对应分量成比例

C. 任意一个向量是其余向量的线性组合

D. 必有一个向量为零向量.

题目解答

答案

A. 必有一个向量是其余向量的线性组合.

解析

本题考查方阵可逆性与向量组线性相关性的知识。解题的关键思路是利用方阵不可逆推出其行列式为零,进而得出列向量组线性相关,再根据向量组线性相关的定义来判断各个选项。

  1. 根据方阵不可逆推出列向量组线性相关:
    已知方阵$A_{n\times n}$不可逆,根据方阵可逆的充要条件是其行列式不为零,可知$\vert A\vert = 0$。
    而方阵$A$的列向量组线性相关的充要条件是$\vert A\vert = 0$,所以方阵$A$的列向量组线性相关。
  2. 根据向量组线性相关的定义分析选项:
    向量组$\alpha_1,\alpha_2,\cdots,\alpha_n$线性相关的定义为:存在不全为零的数$k_1,k_2,\cdots,k_n$,使得$k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + \cdots + k_n\alpha_n = 0$。
    不妨设$k_i\neq 0$($1\leq i\leq n$),则$\alpha_i = -\frac{k_1}{k_i}\alpha_1 - \cdots - \frac{k_{i - 1}}{k_i}\alpha_{i - 1} - \frac{k_{i + 1}}{k_i}\alpha_{i + 1} - \cdots - \frac{k_n}{k_i}\alpha_n$,这表明必有一个向量是其余向量的线性组合,所以选项A正确。
  3. 分析其他选项:
    • 选项B:向量组线性相关并不一定意味着必有两个向量对应分量成比例。例如向量组$\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}$,$\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}$,$\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}$线性相关,但任意两个向量对应分量都不成比例,所以选项B错误。
    • 选项C:由向量组线性相关只能推出存在一个向量是其余向量的线性组合,而不是任意一个向量都是其余向量的线性组合,所以选项C错误。
    • 选项D:向量组线性相关也不一定必有一个向量为零向量。例如向量组$\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}$,$\begin{pmatrix}2\\0\end{pmatrix}$线性相关,但没有零向量,所以选项D错误。

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