题目
两个 n 维列向量组 S=alpha_1, alpha_2, ..., alpha_s,T=beta_1, beta_2, ..., beta_t,其中 S 是线性相关组,T 是线性无关组,并且 T 可由 S 线性表出,则()A. S 的秩是 tB. S 的秩大于 tC. S 的秩小于或等于 tD. S 的秩大于或等于 t
两个 $n$ 维列向量组 $S=\{\alpha_1, \alpha_2, \cdots, \alpha_s\}$,$T=\{\beta_1, \beta_2, \cdots, \beta_t\}$,其中 $S$ 是线性相关组,$T$ 是线性无关组,并且 $T$ 可由 $S$ 线性表出,则()
A. $S$ 的秩是 $t$
B. $S$ 的秩大于 $t$
C. $S$ 的秩小于或等于 $t$
D. $S$ 的秩大于或等于 $t$
题目解答
答案
B. $S$ 的秩大于 $t$
解析
步骤 1:理解向量组的线性相关性和线性无关性
向量组 $S$ 线性相关,意味着存在不全为零的数 $k_1, k_2, \cdots, k_s$,使得 $k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + \cdots + k_s\alpha_s = 0$。向量组 $T$ 线性无关,意味着不存在不全为零的数 $l_1, l_2, \cdots, l_t$,使得 $l_1\beta_1 + l_2\beta_2 + \cdots + l_t\beta_t = 0$。
步骤 2:理解向量组的秩
向量组的秩是指向量组中最大线性无关组所含向量的个数。由于 $S$ 线性相关,$S$ 的秩小于 $s$。由于 $T$ 线性无关,$T$ 的秩等于 $t$。
步骤 3:理解向量组的线性表出
$T$ 可由 $S$ 线性表出,意味着每个 $\beta_i$ 都可以表示为 $S$ 中向量的线性组合。因此,$T$ 的秩不会超过 $S$ 的秩,即 $t \leq r(S)$。
步骤 4:综合分析
由于 $S$ 线性相关,$r(S) < s$。结合 $t \leq r(S)$,若 $t = r(S)$,则 $T$ 与 $S$ 秩相等,但 $S$ 线性相关,与 $T$ 线性无关矛盾。因此,$t < r(S)$,即 $r(S) > t$。
向量组 $S$ 线性相关,意味着存在不全为零的数 $k_1, k_2, \cdots, k_s$,使得 $k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + \cdots + k_s\alpha_s = 0$。向量组 $T$ 线性无关,意味着不存在不全为零的数 $l_1, l_2, \cdots, l_t$,使得 $l_1\beta_1 + l_2\beta_2 + \cdots + l_t\beta_t = 0$。
步骤 2:理解向量组的秩
向量组的秩是指向量组中最大线性无关组所含向量的个数。由于 $S$ 线性相关,$S$ 的秩小于 $s$。由于 $T$ 线性无关,$T$ 的秩等于 $t$。
步骤 3:理解向量组的线性表出
$T$ 可由 $S$ 线性表出,意味着每个 $\beta_i$ 都可以表示为 $S$ 中向量的线性组合。因此,$T$ 的秩不会超过 $S$ 的秩,即 $t \leq r(S)$。
步骤 4:综合分析
由于 $S$ 线性相关,$r(S) < s$。结合 $t \leq r(S)$,若 $t = r(S)$,则 $T$ 与 $S$ 秩相等,但 $S$ 线性相关,与 $T$ 线性无关矛盾。因此,$t < r(S)$,即 $r(S) > t$。