kaoyan1basic 线性代数 第2题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第2题(解答题) 2.设3维向量组 $\boldsymbol{\alpha}_{1}=[1,1,0]^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{2}=[5,3,2]^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{3}=[1,3,-1]^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{4}=[-2,2,-3]^{\mathrm{T}}$ 。且 $\boldsymbol{A}$ 是 3 阶矩阵,满足 $A \alpha_{1}=\alpha_{2}, A \alpha_{2}=\alpha_{3}, A \alpha_{3}=\alpha_{4}$ ,求 $A \alpha_{4}$ 。

💡 答案解析

**答案**:$\boldsymbol{A}\boldsymbol{\alpha}_4=[-7,5,-8]^{\mathrm{T}}$ **解析**:步骤1:将$\boldsymbol{\alpha}_4$用$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_3$线性表示,设$\boldsymbol{\alpha}_4=x_1\boldsymbol{\alpha}_1+x_2\boldsymbol{\alpha}_2+x_3\boldsymbol{\alpha}_3$,解方程组得$x_1=1,x_2=-1,x_3=0$,即$\boldsymbol{\alpha}_4=\boldsymbol{\alpha}_1-\boldsymbol{\alpha}_2$。步骤2:则$\boldsymbol{A}\boldsymbol{\alpha}_4=\boldsymbol{A}\boldsymbol{\alpha}_1-\boldsymbol{A}\boldsymbol{\alpha}_2=\boldsymbol{\alpha}_2-\boldsymbol{\alpha}_3=[5,3,2]^{\mathrm{T}}-[1,3,-1]^{\mathrm{T}}=[4,0,3]^{\mathrm{T}}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:将α4用α1,α2,α3线性表示
设α4 = x1α1 + x2α2 + x3α3,代入向量得方程组: x1 + 5x2 + x3 = -2 x1 + 3x2 + 3x3 = 2 0x1 + 2x2 - x3 = -3 解方程组得x1=1, x2=-1, x3=0,即α4 = α1 - α2。
公式:α4 = α1 - α2
提示:注意解线性方程组时,使用消元法或矩阵求逆。
步骤 2/2
目标:利用线性关系计算Aα4
由Aα1=α2, Aα2=α3,得Aα4 = A(α1 - α2) = Aα1 - Aα2 = α2 - α3。计算α2 - α3 = [5,3,2]^T - [1,3,-1]^T = [4,0,3]^T。
公式:Aα4 = α2 - α3 = [4,0,3]^T
提示:线性变换保持线性组合关系。

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