kaoyan3basic 线性代数 第315题

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📝 题目

### 第315题 315 已知 $\boldsymbol{A}=\left[\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}\right]$ 是三阶矩阵, $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{4}$ 是三维列向量,其中 $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}$ 坐标不成比例, $\boldsymbol{\alpha}_{4}$ 不能由 $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}$ 线性表出,则 $r(\boldsymbol{A})=$ $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$r(A)=2$ **解析**: 步骤1:$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2$坐标不成比例,故它们线性无关,$r(A)\geq2$。 步骤2:$\boldsymbol{\alpha}_4$不能由$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_3$线性表示,说明$\boldsymbol{\alpha}_1,\boldsymbol{\alpha}_2,\boldsymbol{\alpha}_3$线性相关(否则可表示任意三维向量),故$r(A)\leq2$。 步骤3:综合得$r(A)=2$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:确定向量组秩的下界
由于α1与α2坐标不成比例,所以α1与α2线性无关,因此矩阵A的秩至少为2,即r(A)≥2。
提示:两个向量线性无关当且仅当它们对应分量不成比例。
步骤 2/3
目标:确定向量组秩的上界
α4不能由α1,α2,α3线性表示,说明α1,α2,α3线性相关(否则它们能生成整个三维空间,从而表示任意向量),因此r(A)≤2。
提示:若向量组线性无关,则它们能生成整个空间,从而任何向量都可由它们线性表示。
步骤 3/3
目标:综合得出秩
由r(A)≥2和r(A)≤2,得r(A)=2。

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