判断向量组 alpha_1 = (2,1,-1)^T, alpha_2 = (0,2,1)^T, alpha_3 = (-2,3,0)^T的线性相关性。 A. 线性相关B. 可相关也可无关C. 线性无关D. 无法确定
A. 线性相关
B. 可相关也可无关
C. 线性无关
D. 无法确定
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性的判断方法,核心是通过矩阵的行列式或秩来判断三个三维向量是否线性相关。
解题思路:对于三个三维向量组成的矩阵,若其行列式不为零,则向量组线性无关;若行列式为零,则线性相关。此外,通过行变换将矩阵化为阶梯形,若秩为3,则线性无关。
关键点:正确构造矩阵并计算行列式或通过行变换判断秩。
构造矩阵 $A = [\alpha_1 \ \alpha_2 \ \alpha_3]$:
$A = \begin{pmatrix}2 & 0 & -2 \\1 & 2 & 3 \\-1 & 1 & 0\end{pmatrix}$
方法一:计算行列式
行列式展开:
$\begin{aligned}\det(A) &= 2 \cdot (2 \cdot 0 - 3 \cdot 1) - 0 \cdot (1 \cdot 0 - (-1) \cdot 3) + (-2) \cdot (1 \cdot 1 - 2 \cdot (-1)) \\&= 2 \cdot (-3) + 0 + (-2) \cdot 3 \\&= -6 -6 = -12 \neq 0\end{aligned}$
结论:行列式非零,向量组线性无关。
方法二:行变换化阶梯形
-
初始矩阵:
$\begin{pmatrix}2 & 0 & -2 \\1 & 2 & 3 \\-1 & 1 & 0\end{pmatrix}$ -
第二行减去 $0.5$ 倍第一行,第三行加上 $0.5$ 倍第一行:
$\begin{pmatrix}2 & 0 & -2 \\0 & 2 & 4 \\0 & 1 & -1\end{pmatrix}$ -
第三行减去 $0.5$ 倍第二行:
$\begin{pmatrix}2 & 0 & -2 \\0 & 2 & 4 \\0 & 0 & -3\end{pmatrix}$
结论:阶梯形矩阵有3个非零行,秩为3,向量组线性无关。