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数学
题目

设向量组 alpha_1, alpha_2, alpha_3线性无关,判断向量组 beta_1 = alpha_1 + alpha_2、beta_2 = alpha_2 + alpha_3、beta_3 = alpha_3 + alpha_1的线性相关性。A. 线性相关B. 线性无关C. 无法确定D. 取决于具体向量

设向量组 $\alpha\_1, \alpha\_2, \alpha\_3$线性无关,判断向量组 $\beta\_1\ \ = \alpha\_1\ \ + \alpha\_2$、$\beta\_2\ \ = \alpha\_2\ \ + \alpha\_3$、$\beta\_3\ \ = \alpha\_3\ \ + \alpha\_1$的线性相关性。

A. 线性相关

B. 线性无关

C. 无法确定

D. 取决于具体向量

题目解答

答案

B. 线性无关

解析

本题考察向量组组线性相关性的判断,核心思路是通过线性组合等于零向量,转化为系数矩阵的线性方程组,利用系数矩阵的行列式是否为零判断解的情况。

步骤1:设线性组合等于零向量

假设存在一组数 $k_1, k_2, k_3$,使得:
$k_1\beta_1 + k_2\beta_2 + k_3\beta_3 = 0$

步骤2:代入向量表达式,整理系数
将 $\beta_1=\alpha_1+\alpha_2$、$\beta_2=\alpha_2+\alpha_3$、$\beta_3=\alpha_3+\alpha_1$ 代入上式,得:
$k_1(\alpha_1+\alpha_2) + k_2(\alpha_2+\alpha_3) + k_3(\alpha_3+\alpha_1) = 0$
按 $\alpha_1,\alpha_2,\alpha\\\sin\alpha_3$ 整理:
$(k_1 + k_3)\alpha\\\alpha_1 + (k_1 + k_2)\alpha_2 + (k_2 + k_3)\alpha_3 = 0$

步骤3:利用 $\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3$ 线性无关列方程组
由于 $\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3$ 线性无关,其系数必全为零,得线性方程组:
$\begin{cases}k_1 + k_3 = 0 \\k_1 + k_2 = 0 \\k_2 + k_3 = 0\end{cases}$

步骤4:计算系数矩阵的行列式
方程组的系数矩阵为:
$A=\begin{pmatrix}1&0&1\\1&1&0\\0&1&1\end{pmatrix}$
计算行列式 $\det(A)\(A$:
$\det(A) = 1\times(1\times1 - 0\times1) - 0 1 -2 \neq 0$

步骤5:判断解的情况
因 $\det(A)\neq0$,方程组只有零解 $k_1=k_2=k_3=0$,故 $\beta_1,\beta_2,\beta_3$ 线性无关。

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