设 alpha_1, alpha_2, alpha_3, alpha_4 为 n 维列向量,且 alpha_1, alpha_2, alpha_3 线性相关,则()A. 向量组 alpha_1, alpha_2, alpha_3, alpha_4 的秩等于 3B. 向量组 alpha_1, alpha_2, alpha_3, alpha_4 的秩小于等于 3C. 向量组 alpha_1, alpha_2, alpha_3, alpha_4 的秩为 4D. 向量组 alpha_1, alpha_2, alpha_3, alpha_4 的秩小于 3
A. 向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4$ 的秩等于 3
B. 向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4$ 的秩小于等于 3
C. 向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4$ 的秩为 4
D. 向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4$ 的秩小于 3
题目解答
答案
解析
本题考查向量组线性相关的性质以及向量组秩的概念。解题的关键在于理解线性相关与向量组秩之间的关系,以及部分向量组与整体向量组秩的联系。
步骤一:明确线性相关与向量组秩的关系
根据向量组线性相关的定义,如果向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 线性相关,那么存在不全为零的数 $k_1, k_2, k_3$,使得 $k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + k_3\alpha_3 = 0$。
而向量组的秩是向量组中极大线性无关组所含向量的个数。对于线性相关的向量组,其秩小于向量组中向量的个数。所以向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 的秩 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) \lt 3$。
步骤二:分析部分向量组与整体向量组秩的关系
设向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4$ 的秩为 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4)$。
因为向量组的部分组的秩不会超过整体向量组的秩,即 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) \leq r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4)$。
又因为 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) \lt 3$,所以 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4)$ 可能等于 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3)$ 或者比它大,但最大也只能到 3(因为 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 已经线性相关,增加一个向量 $\alpha_4$ 不会使秩超过 3),即 $r(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4) \leq 3$。