题目
【例3.12】(2025,数三)设矩阵A=}1&-1&3&0&-1-1&0&-2&-a&-11&1&a&2&3的秩为2。(1)求a的值。(2)求A的列向量组的一个极大线性无关组α,β,并求矩阵H,使得A=GH,其中G=(α,β)
【例3.12】(2025,数三)设矩阵$A=\begin{bmatrix}1&-1&3&0&-1\\-1&0&-2&-a&-1\\1&1&a&2&3\end{bmatrix}$的秩为2。
(1)求a的值。
(2)求A的列向量组的一个极大线性无关组α,β,并求矩阵H,使得A=GH,其中G=(α,β)
题目解答
答案
(1) 对矩阵 $ A $ 进行行变换,得
\[
\begin{bmatrix}
1 & -1 & 3 & 0 & -1 \\
0 & 1 & -1 & a & 2 \\
0 & 0 & a-1 & 2-2a & 0
\end{bmatrix}
\]
由秩为 2,第三行全为零,解得 $ a = 1 $。
**答案:** $ a = 1 $
(2) 代入 $ a = 1 $,化简得
\[
\begin{bmatrix}
1 & -1 & 3 & 0 & -1 \\
0 & 1 & -1 & 1 & 2 \\
0 & 0 & 0 & 0 & 0
\end{bmatrix}
\]
极大线性无关组为第一列和第二列,即
\[
\alpha = \begin{bmatrix} 1 \\ -1 \\ 1 \end{bmatrix}, \quad \beta = \begin{bmatrix} -1 \\ 0 \\ 1 \end{bmatrix}
\]
矩阵 $ H $ 为
\[
H = \boxed{
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 2 & 1 & 1 \\
0 & 1 & -1 & 1 & 2
\end{bmatrix}
}
\]