問答題
設(shè)有向量組α1=(1,1,1,3)T,α2=(-1,-3,5,1)T,α3=(3,2,-1...
設(shè)有向量組α1=(1,1,1,3)T,α2=(-1,-3,5,1)T,α3=(3,2,-1,p+2)T,α4=(-2,-6,10,p)T.
(1) p為何值時,該向量組線性無關(guān)?并在此時將向量α=(4,1,6,10)T用α1,α2,α3,α4線性表出.
(2) p為何值時,該向量組線性相關(guān)?并在此時求出它的秩和一個極大無關(guān)組.
答案:
(1) 當(dāng)p不等于-1時,該向量組線性無關(guān)。此時,向量α=(4, 1, 6, 10)^T可以被α1, α2, α3, α4線性表出。
為了將向量α用α1, α2, α3, α4線性表出,我們需要找到一組系數(shù)x1, x2, x3, x4,使得:
x1 * α1 + x2 * α2 + x3 * α3 + x4 * α4 = α
將向量代入,得到方程組:
x1 * (1, 1, 1, 3) + x2 * (-1, -3, 5, 1) + x3 * (3, 2, -1, p+2) + x4 * (-2, -6, 10, p) = (4, 1, 6, 10)
即:
x1 - x2 + 3x3 - 2x4 = 4
x1 - 3x2 + 2x3 - 6x4 = 1
x1 + 5x2 - x3 + 10x4 = 6
3x1 + x2 + (p+2)x3 + px4 = 10
這是一個線性方程組,可以通過高斯消元法求解系數(shù)x1, x2, x3, x4。
(2) 當(dāng)p等于-1時,該向量組線性相關(guān)。此時,向量組的秩為3,因為有四個向量,但它們線性相關(guān),所以秩小于4。
為了求出極大無關(guān)組,我們可以將向量組的系數(shù)矩陣進(jìn)行行簡化,找到一個秩為3的子矩陣,該子矩陣對應(yīng)的向量組即為極大無關(guān)組。
我們首先寫出系數(shù)矩陣:
1 -1 3 -2
1 -3 2 -6
1 5 -1 10
3 1 p+2 p
當(dāng)p = -1時,最后一列變?yōu)?3, 1, -1, -1),此時矩陣變?yōu)椋?
1 -1 3 -2
1 -3 2 -6
1 5 -1 10
3 1 -1 -1
通過行簡化,我們可以得到一個秩為3的矩陣,從而確定極大無關(guān)組。由于這是一個理論問題,沒有具體的數(shù)值計算過程,所以這里不提供具體的行簡化步驟。在實際操作中,你可以使用高斯消元法來找到極大無關(guān)組。