设向量组a_1,a_2,a_3线性无关,判断向量组b_1,b_2,b_3的线性相关性。(1) b_1=a_1+a_2,b_2=2a_2+3a_3,b_3=5a_1+3a_2;(2)b_1=a_1+2a_2+3a_3,b_2=2a_1+2a_2+4a_3,b_3=3a_1+a_2+3a_3;(3)b_1=a_1-a_2,b_2=2a_2+a_3,b_3=a_1+a_2+a_3。
设向量组$$a_1,a_2,a_3$$线性无关,判断向量组$$b_1,b_2,b_3$$的线性相关性。
(1) $$b_1=a_1+a_2,b_2=2a_2+3a_3,$$$$b_3=5a_1$$$$+3a_2$$;
(2)$$b_1=a_1+2a_2+3a_3,b_2=2a_1+2a_2+$$$$4a_3,$$$$b_3=3a_1+a_2+3a_3$$;
(3)$$b_1=a_1-a_2,b_2=2a_2+a_3,$$$$b_3=a_1+a_2+a_3$$。
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查向量组线性相关性的判断方法,核心思路是通过构造矩阵并计算其行列式来判断秩,进而确定向量组的线性相关性。
解题核心思路:
- 构造系数矩阵:将每个向量$b_i$表示为$a_1, a_2, a_3$的线性组合,按列排列系数形成矩阵。
- 计算行列式:若系数矩阵的行列式不为零,则向量组线性无关;若行列式为零,则线性相关。
- 利用原向量组性质:已知$a_1, a_2, a_3$线性无关,若$b_1, b_2, b_3$的系数矩阵可逆,则$b$组与$a$组等价,线性无关。
第(1)题
构造系数矩阵:
$\begin{bmatrix}1 & 0 & 5 \\1 & 2 & 3 \\0 & 3 & 0\end{bmatrix}$
计算行列式:
$\begin{vmatrix}1 & 0 & 5 \\1 & 2 & 3 \\0 & 3 & 0\end{vmatrix}
= 1 \cdot (2 \cdot 0 - 3 \cdot 3) - 0 \cdot (\cdots) + 5 \cdot (1 \cdot 3 - 2 \cdot 0) = 1 \cdot (-9) + 5 \cdot 3 = -9 + 15 = 6 \neq 0$
结论:行列式非零,$b_1, b_2, b_3$线性无关。
第(2)题
构造系数矩阵:
$\begin{bmatrix}1 & 2 & 3 \\2 & 2 & 1 \\3 & 4 & 3\end{bmatrix}$
计算行列式:
$\begin{vmatrix}1 & 2 & 3 \\2 & 2 & 1 \\3 & 4 & 3\end{vmatrix}
= 1 \cdot (2 \cdot 3 - 1 \cdot 4) - 2 \cdot (2 \cdot 3 - 1 \cdot 3) + 3 \cdot (2 \cdot 4 - 2 \cdot 3) = 1 \cdot 2 - 2 \cdot 3 + 3 \cdot 2 = 2 - 6 + 6 = 2 \neq 0$
结论:行列式非零,$b_1, b_2, b_3$线性无关。
第(3)题
构造系数矩阵:
$\begin{bmatrix}1 & 0 & 1 \\-1 & 2 & 1 \\0 & 1 & 1\end{bmatrix}$
计算行列式:
$\begin{vmatrix}1 & 0 & 1 \\-1 & 2 & 1 \\0 & 1 & 1\end{vmatrix}
= 1 \cdot (2 \cdot 1 - 1 \cdot 1) - 0 \cdot (\cdots) + 1 \cdot (-1 \cdot 1 - 2 \cdot 0) = 1 \cdot 1 + 1 \cdot (-1) = 1 - 1 = 0$
结论:行列式为零,$b_1, b_2, b_3$线性相关。