關於兩個向量組的線性無關與錶出問題

2021-07-23 22:07:38 字數 1319 閱讀 1330

n維列向量組α1

,α2,

...,

αm,m

<

n 線性無關,則n維列向量組β1

,β2,

...,

βm線性無關的充要條件是(d)

a. 向量組α1

,α2,

...,

αm可由向量組β1

,β2,

...,

βm線性表出

b. 向量組β1

,β2,

...,

βm可由α1

,α2,

...,

αm線性表出

c. 向量組α1

,α2,

...,

αm與β1,

β2,.

..,β

m 等價

d.矩陣[α

1,α2

,...

,αm]

矩陣[β

1,β2

,...

,βm]

等價

分析:主要想思考一種向量空間與子空間的概念。

線性代數應當是非常形象的,如果引入了子空間的概念的話。比如這裡,n維的向量張開的是n維空間,那麼從中取出m個,且

m<

n ,即使是m個線性無關向量,得到的是在n維下開闢的子空間,是n維空間的乙個子集。

因此,a項中,即使β1

,β2,

...,

βm線性無關,與α1

,α2,

...,

αm線性無關,得到的子空間不必是同乙個。那麼在不同子空間下,兩個向量組任何一方都不能線性表出對方。而當α1

,α2,

...,

αm能夠被β1

,β2,

...,

βm線性表出時,可以得到的是β1

,β2,

...,

βm一定是線性無關,且它們張開的是同乙個子空間。這裡需要的是充要條件,因此a項不行。

對於b項,m個線性無關向量組可以表達的是在自己的子空間內的向量,可以是子空間的子空間。因此β1

,β2,

...,

βm只會比α1

,α2,

...,

αm更小,也即不可能是線性無關。

c項是乙個充分條件,限定了兩個向量組等價(可以互相線性表出),也就意味著二者是同乙個子空間。當然可以得到兩個向量組線性無關,但是反過來無法推導。

d項是合理的,矩陣的等價表示二者可以初等行變換得到。即二者形成的矩陣秩相等。因此可以互相推導。即充要條件。

update:關於子空間的理解,有待深化理解。馬克之。

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