设有向量组α1=(1,-1,2,4),α2=(0,3,1,2),α3=(3,0,7,14),α4=(1,-2,2,0),α5=(2,1,5,10),则该向量组的最大线性无关组是( )A. α1,α2,α3B. α1,α2,α4C. α1,α2,α5D. α1,α2,α4,α5
A. α 1,α 2,α 3
B. α 1,α 2,α 4
C. α 1,α 2,α 5
D. α 1,α 2,α 4,α 5
题目解答
答案
因为向量组
所以令
则向量组的最大线性无关组是
故选:B.
解析
考查要点:本题主要考查向量组的最大线性无关组的求解方法,需要掌握矩阵的行变换、秩的概念以及如何通过阶梯形矩阵确定主列。
解题核心思路:
- 构造矩阵:将向量组作为列向量组成矩阵。
- 行变换:通过初等行变换将矩阵化为阶梯形,确定非零行对应的主列。
- 确定无关组:主列对应的原向量即为最大线性无关组。
破题关键点:
- 秩的确定:阶梯形矩阵的非零行数即为向量组的秩。
- 主列识别:阶梯形矩阵中每行第一个非零元素所在的列为主列,对应原矩阵中的向量。
将向量组 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4, \alpha_5$ 作为列向量构造矩阵 $A$,并进行行变换:
$A = \begin{bmatrix}1 & 0 & 3 & 1 & 2 \\-1 & 3 & 0 & -2 & 1 \\2 & 1 & 7 & 2 & 5 \\4 & 2 & 14 & 0 & 10\end{bmatrix}$
行变换过程:
-
第一列处理:利用第一行消去下方元素,得到:
$\begin{bmatrix} 1 & 0 & 3 & 1 & 2 \\ 0 & 3 & 3 & 0 & 3 \\ 0 & 1 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 2 & 2 & -4 & 2 \end{bmatrix}$ -
第二列处理:将第二行除以3,再消去其他行的第二列元素,得到:
$\begin{bmatrix} 1 & 0 & 3 & 1 & 2 \\ 0 & 1 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & -4 & 0 \end{bmatrix}$ -
第四列处理:将第四行除以-4,再消去上方元素,最终阶梯形矩阵为:
$\begin{bmatrix} 1 & 0 & 3 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix}$
主列分析:
- 非零行对应的主列是第1、2、4列,对应原向量 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_4$。
- 向量组的秩为3,因此最大线性无关组为 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_4$。