判断由线性无关向量组M构造的向量组N的线性相关性
判断向量组N的线性相关性
没问题,我来一步步帮你把这个推导过程补全~
首先,我们已经从线性相关的定义出发,写出了方程:
$c_1y_1+c_2y_2+c_3y_3=0 \rightarrow c_1(x_1+x_2)+c_2(x_1+x_3)+c_3(x_2+x_3)=0$
接下来我们需要整理这个方程,把相同向量的系数合并:
把式子展开后重新分组:
$$(c_1 + c_2)x_1 + (c_1 + c_3)x_2 + (c_2 + c_3)x_3 = 0$$
现在关键的点来了:题目里明确说$M=\langle x_1,x_2,x_3\rangle$是线性无关的向量组。根据线性无关的定义,只有当所有向量的系数都为0时,它们的线性组合才会等于零向量。所以我们可以得到一个关于$c_1,c_2,c_3$的线性方程组:
- $c_1 + c_2 = 0$
- $c_1 + c_3 = 0$
- $c_2 + c_3 = 0$
接下来解这个方程组:
- 从第一个方程得到 $c_2 = -c_1$
- 把$c_2=-c_1$代入第二个方程,得到 $c_1 + c_3 = 0 \Rightarrow c_3 = -c_1$
- 再把$c_2=-c_1$和$c_3=-c_1$代入第三个方程:$(-c_1) + (-c_1) = 0 \Rightarrow -2c_1=0$,所以$c_1=0$
- 最后代入回去,得到$c_2=0$,$c_3=0$
这说明只有当$c_1=c_2=c_3=0$时,原来的线性组合才会等于零向量,完全符合线性无关的定义,所以向量组$N=\langle y_1,y_2,y_3\rangle$是线性无关的。
另外,如果你熟悉矩阵行列式的话,也可以用更快捷的方法验证:
把$y_1,y_2,y_3$用$x_1,x_2,x_3$表示的系数写成矩阵:
1 1 0 1 0 1 0 1 1
计算这个矩阵的行列式:$1\times(0\times1 - 1\times1) - 1\times(1\times1 - 1\times0) + 0\times(1\times1 - 0\times0) = -1 -1 = -2 \neq 0$
行列式不为0说明这个系数矩阵可逆,所以向量组$N$和$M$是等价的,自然也线性无关。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者nova_star




