kaoyan3basic 线性代数 第311题

教材习题

📝 题目

### 第311题 311 向量组 $\boldsymbol{\alpha}_{1}=(2,1,3)^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{2}=(1,2,1)^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{3}=(3,3,4)^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{4}=(5,1,8)^{\mathrm{T}}, \boldsymbol{\alpha}_{5}=(0,0$, 2)${ }^{\mathrm{T}}$ 的一个极大线性无关组是 $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_5$(或等价组) **解析**: 步骤1:构造矩阵$(\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_3,\boldsymbol{\alpha}_4,\boldsymbol{\alpha}_5)=\begin{pmatrix}2 & 1 & 3 & 5 & 0 \\ 1 & 2 & 3 & 1 & 0 \\ 3 & 1 & 4 & 8 & 2\end{pmatrix}$,行变换: $\begin{pmatrix}1 & 2 & 3 & 1 & 0 \\ 2 & 1 & 3 & 5 & 0 \\ 3 & 1 & 4 & 8 & 2\end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix}1 & 2 & 3 & 1 & 0 \\ 0 & -3 & -3 & 3 & 0 \\ 0 & -5 & -5 & 5 & 2\end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix}1 & 2 & 3 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & -1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 2\end{pmatrix}$。 步骤2:主元列对应第1、2、5列,故一个极大线性无关组为$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_5$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:构造向量组矩阵
将向量α1, α2, α3, α4, α5按列排成矩阵A:A = (α1, α2, α3, α4, α5) = [[2,1,3,5,0],[1,2,3,1,0],[3,1,4,8,2]]
提示:注意向量是列向量,按列放置。
步骤 2/3
目标:行变换化为行最简形
对矩阵A进行初等行变换:先交换第1行和第2行,然后第2行减去2倍第1行,第3行减去3倍第1行,得到[[1,2,3,1,0],[0,-3,-3,3,0],[0,-5,-5,5,2]];再将第2行除以-3,得到[[1,2,3,1,0],[0,1,1,-1,0],[0,-5,-5,5,2]];然后第3行加上5倍第2行,得到[[1,2,3,1,0],[0,1,1,-1,0],[0,0,0,0,2]]。
提示:行变换过程中注意保持矩阵等价。
步骤 3/3
目标:确定主元列
行最简形中,主元位于第1列、第2列和第5列,因此对应的原向量α1, α2, α5构成一个极大线性无关组。
提示:主元列对应极大无关组中的向量。

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