设向量组 alpha_(1)=(lambda,1,1), alpha_(2)=(1,lambda,1), alpha_(3)=(1,1,lambda) 线性相关,则必有()A. lambda=0 或 lambda=1B. lambda=-1 或 lambda=2C. lambda=1 或 lambda=2D. lambda=1 或 lambda=-2
A. $\lambda=0$ 或 $\lambda=1$
B. $\lambda=-1$ 或 $\lambda=2$
C. $\lambda=1$ 或 $\lambda=2$
D. $\lambda=1$ 或 $\lambda=-2$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查向量组线性相关的判定条件,以及行列式的计算与因式分解。
解题核心思路:
向量组线性相关的充要条件是它们构成的矩阵的行列式为零。因此,需构造以$\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$为列的矩阵,计算其行列式并求解方程$\det(A)=0$,从而确定$\lambda$的可能取值。
破题关键点:
- 行列式展开:正确展开三阶行列式,注意符号和余子式的计算。
- 因式分解:将三次多项式分解为$(\lambda-1)^2(\lambda+2)$,快速得到根$\lambda=1$和$\lambda=-2$。
构造矩阵$A = [\alpha_1 \; \alpha_2 \; \alpha_3]$,其行列式为:
$\begin{vmatrix}\lambda & 1 & 1 \\1 & \lambda & 1 \\1 & 1 & \lambda\end{vmatrix}$
计算行列式:
按第一行展开:
$\begin{aligned}\det(A) &= \lambda \cdot \begin{vmatrix} \lambda & 1 \\ 1 & \lambda \end{vmatrix} - 1 \cdot \begin{vmatrix} 1 & 1 \\ 1 & \lambda \end{vmatrix} + 1 \cdot \begin{vmatrix} 1 & \lambda \\ 1 & 1 \end{vmatrix} \\
&= \lambda (\lambda^2 - 1) - 1 (\lambda - 1) + 1 (1 - \lambda) \\
&= \lambda^3 - \lambda - \lambda + 1 + 1 - \lambda \\
&= \lambda^3 - 3\lambda + 2.
\end{aligned}$
因式分解:
将$\lambda^3 - 3\lambda + 2$分解:
- 试根法得$\lambda=1$是根,分解为$(\lambda-1)(\lambda^2 + \lambda - 2)$。
- 进一步分解二次式$\lambda^2 + \lambda - 2 = (\lambda-1)(\lambda+2)$。
最终得:
$\det(A) = (\lambda - 1)^2 (\lambda + 2).$
求解方程:
令$\det(A) = 0$,解得$\lambda = 1$(二重根)或$\lambda = -2$。因此,向量组线性相关的必要条件是$\lambda = 1$或$\lambda = -2$。