题目
(9)设向量组alpha_(1)=(1,3,6,2)^T,alpha_(2)=(2,1,2,-1)^T,alpha_(3)=(1,-1,a,-2)^T线性相关,则a应满足条件【】A. a=2B. a≠2C. a=-2D. a≠-2
(9)设向量组$\alpha_{1}=(1,3,6,2)^{T},\alpha_{2}=(2,1,2,-1)^{T},\alpha_{3}=(1,-1,a,-2)^{T}$线性相关,则a应满足条件【】
A. a=2
B. a≠2
C. a=-2
D. a≠-2
题目解答
答案
C. a=-2
解析
本题考察向量组线性相关的判定方法,核心思路是:向量组线性相关等价于以这些向量为列(或行)构成的矩阵的秩小于向量的个数。
步骤1:构造矩阵并计算秩
给定向量组$\alpha_1=(1,3,6,2)^T,\alpha_2=(2,1,2,-1)^T,\alpha_3=(1,-1,a,-2)^T$,均3它们构成矩阵$A=(\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3)$(列向量组),则:
$A=\begin{pmatrix}1&2&1\\3&1&-1\\6&2&a\\2&-1&-2\end{pmatrix}$
向量组含3个向量,线性相关等价于$r(A)<3$,即$A$的行列式$|A|=0$(对3阶矩阵,秩小于3等价于行列式为0)。
步骤2:对矩阵$A$作初等行变换求行列式
通过初等行变换简化矩阵(初等行变换不改变行列式的零性):
- $r_2-3r_r$行变换:$r_2-3r_1,\ r_3-6r_1,\ r_4-2r_1$
$A\to\begin{pmatrix}1&2&1\\0&-5&-4\\0&-10&a-6\\0&-5&-4\end{pmatrix}$ - $r_3-2r_2,\ r_4-r_2$:
$A\to\begin{pmatrix}1&2&1\\0&-5&-4\\0&0&a-6+8\\0&0&0\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&2&1\\0&-5&-4\\0&0&a+2\\0&0&0\end{pmatrix}$
步骤3:分析秩的条件
变换后的矩阵为上三角矩阵,主对角线元素为$1,-5,a+2,0$。要使$r(A)<3$,需主对角线非零元素个数小于3,即$a+2=0$,故$a=-2$。