题目
设向量组α 1,α 2,α 3线性无关,向量β 1可由α 1,α 2,α 3线性表示,而向量β 2不能由α 1,α 2,α 3线性表示,则对于任意常数k,必有( ) A. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性无关 B. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性相关 C. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性无关 D. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性相关
设向量组α
1,α
2,α
3线性无关,向量β
1可由α
1,α
2,α
3线性表示,而向量β
2不能由α
1,α
2,α
3线性表示,则对于任意常数k,必有( )
A. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性无关
B. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性相关
C. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性无关
D. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性相关
A. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性无关
B. α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性相关
C. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性无关
D. α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2线性相关
题目解答
答案
【解法1】
由题设可知,α 1,α 2,α 3,β 2线性无关,且β 1可由α 1,α 2,α 3线性表示,
故存在不全为0的一组常数k 1,k 2,k 3使得:
β 1=k 1α 1+k 2α 2+k 3α 3,
对于选项A和B:
(α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=(α 1,α 2,α 3,kk 1α 1+kk 2α 2+kk 3α 3+β 2)→(α 1,α 2,α 3,β 2)(初等列变换),
因此:
r(α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=r(α 1,α 2,α 3,β 2)=4.
故:α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性无关,
选项A正确,选项B错误.
对于选项C:
当k=0时,(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1)为线性相关的,
因此C选项是错误.
对于选项D:
当k=1时,
(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1)=(α 1,α 2,α 3,k 1α 1+k 2α 2+k 3α 3+β 2)→(α 1,α 2,α 3,β 2)
故:r(α 1,α 2,α 3,β 1+β 2)=r(α 1,α 2,α 3,β 2)=4,
从而:α 1,α 2,α 3,β 1+β 2线性无关.
因此D选项是错误.
综上所述,故选:A.
【解法2】
取k为特殊值,并结合排除法进行判断:
对于选项A和B:
取k=0,
则 (α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=(α 1,α 2,α 3,β 2).
因为α 1,α 2,α 3线性无关,且β 2不能由α 1,α 2,α 3线性表出,
故α 1,α 2,α 3,β 2线性无关,可排除B.
对于选项C:
取k=0,则(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1),
因为β 1可由α 1,α 2,α 3线性表出,故α 1,α 2,α 3,β 1线性相关,可排除C.
对于选项D:
取k=1,则(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1+β 2),
因为β 1可由α 1,α 2,α 3线性表出,且β 2不能由α 1,α 2,α 3线性表出,
故α 1,α 2,α 3,β 1+β 2线性无关,可排除D.
故选:A.
由题设可知,α 1,α 2,α 3,β 2线性无关,且β 1可由α 1,α 2,α 3线性表示,
故存在不全为0的一组常数k 1,k 2,k 3使得:
β 1=k 1α 1+k 2α 2+k 3α 3,
对于选项A和B:
(α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=(α 1,α 2,α 3,kk 1α 1+kk 2α 2+kk 3α 3+β 2)→(α 1,α 2,α 3,β 2)(初等列变换),
因此:
r(α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=r(α 1,α 2,α 3,β 2)=4.
故:α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2线性无关,
选项A正确,选项B错误.
对于选项C:
当k=0时,(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1)为线性相关的,
因此C选项是错误.
对于选项D:
当k=1时,
(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1)=(α 1,α 2,α 3,k 1α 1+k 2α 2+k 3α 3+β 2)→(α 1,α 2,α 3,β 2)
故:r(α 1,α 2,α 3,β 1+β 2)=r(α 1,α 2,α 3,β 2)=4,
从而:α 1,α 2,α 3,β 1+β 2线性无关.
因此D选项是错误.
综上所述,故选:A.
【解法2】
取k为特殊值,并结合排除法进行判断:
对于选项A和B:
取k=0,
则 (α 1,α 2,α 3,kβ 1+β 2)=(α 1,α 2,α 3,β 2).
因为α 1,α 2,α 3线性无关,且β 2不能由α 1,α 2,α 3线性表出,
故α 1,α 2,α 3,β 2线性无关,可排除B.
对于选项C:
取k=0,则(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1),
因为β 1可由α 1,α 2,α 3线性表出,故α 1,α 2,α 3,β 1线性相关,可排除C.
对于选项D:
取k=1,则(α 1,α 2,α 3,β 1+kβ 2)=(α 1,α 2,α 3,β 1+β 2),
因为β 1可由α 1,α 2,α 3线性表出,且β 2不能由α 1,α 2,α 3线性表出,
故α 1,α 2,α 3,β 1+β 2线性无关,可排除D.
故选:A.
解析
步骤 1:理解向量组的线性相关性
向量组α _1,α _2,α _3线性无关,意味着不存在一组不全为零的常数k _1,k _2,k _3,使得k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3=0。向量β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,意味着存在一组常数k _1,k _2,k _3,使得β _1=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3。向量β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,意味着不存在一组常数k _1,k _2,k _3,使得β _2=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3。
步骤 2:分析选项A和B
对于选项A和B,考虑向量组α _1,α _2,α _3,kβ _1+β _2。由于β _1=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3,所以kβ _1+β _2=k(k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3)+β _2。因为β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,所以kβ _1+β _2也不能由α _1,α _2,α _3线性表示。因此,α _1,α _2,α _3,kβ _1+β _2线性无关,选项A正确,选项B错误。
步骤 3:分析选项C和D
对于选项C和D,考虑向量组α _1,α _2,α _3,β _1+kβ _2。当k=0时,β _1+kβ _2=β _1,因为β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,所以α _1,α _2,α _3,β _1线性相关,选项C错误。当k=1时,β _1+kβ _2=β _1+β _2,因为β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,而β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,所以α _1,α _2,α _3,β _1+β _2线性无关,选项D错误。
向量组α _1,α _2,α _3线性无关,意味着不存在一组不全为零的常数k _1,k _2,k _3,使得k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3=0。向量β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,意味着存在一组常数k _1,k _2,k _3,使得β _1=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3。向量β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,意味着不存在一组常数k _1,k _2,k _3,使得β _2=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3。
步骤 2:分析选项A和B
对于选项A和B,考虑向量组α _1,α _2,α _3,kβ _1+β _2。由于β _1=k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3,所以kβ _1+β _2=k(k _1α _1+k _2α _2+k _3α _3)+β _2。因为β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,所以kβ _1+β _2也不能由α _1,α _2,α _3线性表示。因此,α _1,α _2,α _3,kβ _1+β _2线性无关,选项A正确,选项B错误。
步骤 3:分析选项C和D
对于选项C和D,考虑向量组α _1,α _2,α _3,β _1+kβ _2。当k=0时,β _1+kβ _2=β _1,因为β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,所以α _1,α _2,α _3,β _1线性相关,选项C错误。当k=1时,β _1+kβ _2=β _1+β _2,因为β _1可由α _1,α _2,α _3线性表示,而β _2不能由α _1,α _2,α _3线性表示,所以α _1,α _2,α _3,β _1+β _2线性无关,选项D错误。