5.(判断题,20分)集合S=(x_{1),x_(2),...,x_(n))|x_(n)=lambda x_(1),lambdain R}不是向量空间.A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查向量空间的定义及判定。解题思路是根据向量空间的定义,判断集合$S=\{(x_{1},x_{2},\cdots,x_{n})|x_{n}=\lambda x_{1},\lambda\in R\}$是否满足向量加法和数乘运算的封闭性。
1. 验证向量加法封闭性
设$\boldsymbol{\alpha}=(x_{1},x_{2},\cdots,x_{n})\in S$,$\boldsymbol{\beta}=(y_{1},y_{2},\cdots,y_{n})\in S$。
因为$\boldsymbol{\alpha}\in S$,所以$x_{n}=\lambda_{1}x_{1}$,$\lambda_{1}\in R$;因为$\boldsymbol{\beta}\in S$,所以$y_{n}=\lambda_{2}y_{1}$,$\lambda_{2}\in R$。
计算$\boldsymbol{\alpha}+\boldsymbol{\beta}=(x_{1} + y_{1},x_{2} + y_{2},\cdots,x_{n} + y_{n})$,其第$n$个分量为$x_{n}+y_{n}$。
将$x_{n}=\lambda_{1}x_{1}$,$y_{n}=\lambda_{2}y_{1}$代入可得:
$x_{n}+y_{n}=\lambda_{1}x_{1}+\lambda_{2}y_{1}$
而$(x_{1} + y_{1})$的$\lambda$倍为$\lambda(x_{1} + y_{1})=\lambda x_{1}+\lambda y_{1}$。
令$\lambda=\lambda_{1}=\lambda_{2}$,则$x_{n}+y_{n}=\lambda(x_{1} + y_{1})$,这表明$\boldsymbol{\alpha}+\boldsymbol{\beta}\in S$,所以集合$S$对向量加法封闭。
2. 验证数乘运算封闭性
设$\boldsymbol{\alpha}=(x_{1},x_{2},\cdots,x_{n})\in S$,$k\in R$。
因为$\boldsymbol{\alpha}\in S$,所以$x_{n}=\lambda x_{1}$,$\lambda\in R$。
计算$k\boldsymbol{\alpha}=(kx_{1},kx_{2},\cdots,kx_{n})$,其第$n$个分量为$kx_{n}$。
将$x_{n}=\lambda x_{1}$代入可得:
$kx_{n}=k(\lambda x_{1})=(k\lambda)x_{1}$
令$\mu = k\lambda$,因为$k\in R$,$\lambda\in R$,所以$\mu\in R$,则$kx_{n}=\mu x_{1}$,这表明$k\boldsymbol{\alpha}\in S$,所以集合$S$对数乘运算封闭。
由于集合$S$满足向量加法和数乘运算的封闭性,所以集合$S$是向量空间,故题目说法错误。