题目
设n维列向量组α1,α2,…,αm(m<n)线性无关,则n维列向量组β1,β2,…,βm线性无关的充分必要条件为A. 向量组α1,α2,…,αm可由向量组β1,β2,…,βm线性表示B. 向量组β1,β2,…,βm可由向量组α1,α2,…,αm线性表示C. 向量组α1,α2,…,αm与向量组β1,β2,…,βm等价D. 矩阵A=[α1,α2,…,αm]与矩阵B=[β1,β2,…,βm]等价
设n维列向量组α1,α2,…,αm(m<n)线性无关,则n维列向量组β1,β2,…,βm线性无关的充分必要条件为
A. 向量组α1,α2,…,αm可由向量组β1,β2,…,βm线性表示
B. 向量组β1,β2,…,βm可由向量组α1,α2,…,αm线性表示
C. 向量组α1,α2,…,αm与向量组β1,β2,…,βm等价
D. 矩阵A=[α1,α2,…,αm]与矩阵B=[β1,β2,…,βm]等价
题目解答
答案
D. 矩阵A=[α1,α2,…,αm]与矩阵B=[β1,β2,…,βm]等价
解析
考查要点:本题主要考查向量组线性无关的充要条件,以及矩阵等价与向量组线性表示之间的关系。
解题核心思路:
- 矩阵等价的定义是两矩阵可通过初等行、列变换相互转化,等价的矩阵秩相等。
- 向量组线性无关的充要条件是其构成的矩阵秩等于向量个数。
- 需结合题目中已知条件(α组线性无关且$m < n$),分析各选项是否能保证β组秩为$m$。
破题关键点:
- 选项D中矩阵A与B等价,直接说明两矩阵秩相等。由于A的秩为$m$,因此B的秩也为$m$,从而β组线性无关。
- 其他选项(如A、B、C)仅能保证充分性或必要性,无法同时满足充要条件。
选项分析:
选项A
若α组可由β组线性表示,则α组的秩不超过β组的秩。由于α组秩为$m$,故β组秩至少为$m$。但β组有$m$个向量,因此其秩必为$m$,即线性无关。
结论:A是充分条件,但非必要条件(β组线性无关时未必能表示α组),故不选。
选项B
若β组可由α组线性表示,则β组的秩不超过α组的秩$m$。由于β组有$m$个向量,若其秩为$m$,则线性无关。
结论:B是必要条件,但非充分条件(β组可能线性相关),故不选。
选项C
若两向量组等价,则它们的秩相等。此时β组秩为$m$,线性无关。
结论:C是充分条件,但非必要条件(β组线性无关时未必能表示α组),故不选。
选项D
矩阵A与B等价,则秩相等。由于A的秩为$m$,故B的秩也为$m$,β组线性无关。
反之,若β组线性无关,则B的秩为$m$,与A的秩相等,因此A与B等价。
结论:D是充要条件,故正确。