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浙江科技学院线性代数 向量组的线性相关性与两个向量组之间的关系
" "1 , 2 , , m 中若有一向量,不妨设 m
能由其余m-1个向量线性表示, 则 m 11 2 2 m 1 m 1 , 即 11 2 2 m 1 m 1 (1) m 0, 所以 1 , 2 , , m 线性相关。
5注:Biblioteka 1.单个向量 (1) 0, 只有k取0时才成立 k 0, 所以,单个向量 线性无关. (2) 0, k取任何值都成立 k 0, 所以,单个向量 线性相关.
1 (1, 0, , 0) (0,1, , 0) 2 2. n维单位坐标向量组 线性无关. 6 n (0, 0, ,1) 任一n维向量 (a1 , a2 , , an ) 可以由 1 , 2 , , n 线性表示, a1 1 a2 2 an n . 事实上,
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小结
1. 线性组合与线性表示的概念; 2. 线性相关与线性无关的概念;线性相关性 在线性方程组中的应用; 3. 线性相关与线性无关的判定方法. 4.两个向量组的等价关系
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作业
P108 1(1)(2),3(1)(2),4, 6
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(1)反身性
(2)对称性
(3)传递性
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若记 A ( 1 , 2 ,, s ), B ( 1 , 2 ,, t ) 即对每个向量 j ( j 1, 2,, t ), B能由A线性表示, 存在数 k1 j , k2 j ,, ksj , 使得 k1 j
§3.2 向量组的线性相关性与两 个向量组之间的关系
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定义1
一、向量组的线性相关性 对于n维向量 1 , 2 ,, m , ,
如果存在一组数
k1 , k2 ,, km , 使
k11 k22 kmm
称 是向量组 1 , 2 ,, m 的一个线性组合,
A : 1 , 2 ,, m 线性相关 x11 x22 xmm 0 即 Ax 0 有非零解
定理2
1 , 2 , , m 线性无关, 1 , 2 ,, m, 线性相关. 能由 1 , 2 , , m 线性表示,且表示法唯一.
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定理3
若一个向量组中有一部分向量组线性相关
整个向量组线性相关。
推论1
推论2
任意一个包含零向量的向量组必线性相关。
如果一个向量组线性无关
它的任何一个部分向量组必线性无关。
例1
(0,1, 2, 3)T , 1 (2, 2, 3,1)T , 2 ( 1, 2,1, 2)T , 3 (2,1, 1, 2)T
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3. x 2 y 3 z 1
2 x y z 2 4 x 5 y 7 z 4
通过方程组的初等变换,第三个方程的所有系数和常数项全 化为0,所以这个方程在方程组中是多余的,在解方程时, 可以去掉它。 线性方程组有无多余方程相当于方程组对应的向量组中 有无向量能由其余向量线性表示。 4.
其中 ki , i 1, 2,, m 不全为0。
k3 km k2 m , 不妨设 k1 0 ,则 1 2 3 k1 k1 k1 即 1 是向量组 2 , 3 , , m 的线性组合,
也即1 , 2 , , m 中必有一个向量能由其余m-1个向量线性表示。
即 x ( x2 ( 2 3 ) x3 ( 3 1 ) 0, 1 1 2)
亦即 ( x1 x3 ) 1 ( x1 x2 ) 2 ( x2 x3 ) 3 0, x1 x 3 0, 因 1, 2, 3线性无关,故有 x1 x 2 0, x x 0. 1 0 1 2 3
或者 可由向量组 1 , 2 ,, m 线性表示。
即线性方程组 x11 x22 xmm 有解。
定义2
给定向量组 A : 1 , 2 ,, m ,
如果存在不全为零的数 k1 , k2 ,, km ,
使 k11 k22 kmm 0
1 1 0 2 0, 所以方程组只有零解 x1 x2 x3 0, 0 1 1 即 b1 , b2 , b3 线性无关。 11
P86 定理2 Ax b有解 R( A) R( A, b)
A : 1 , 2 ,, m
向量 b 能由向量组 A 线性表示
R(1,2, , m ) R(1,2, ,m , b)
则称向量组A是线性相关的; 否则称向量组A是线性无关的。
即当且仅当
k1 k2 km 0 时, k11 k2 2 km m 0 才成立.
3
定理1
1 , 2 , , m 线性相关
向量组中至少有一个向量能由其余m-1个向量线性表示.
4
" "若 k11 k2 2 km m 0
这一线性表示的系数矩阵
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P88 定理4 定理4
AX B 有解 R( A) R( A, B)
A : 1 ,2 ,, s B : 1 , 2 ,, t
向量组B 能由向量组A 线性表示
R(A) R(A,B)
推论
A : 1 ,2 ,, s 与 B : 1 , 2 ,, t 等价 R(A) R(B) R(A, B)
j k1 j1 k2 j2 ksjs
k2 j (1 , 2 , , s ) , k sj
k11 k12 k1t k k k 2t 21 22 ( , , , ) 则 ( 1 , 2 ,, t ) 1 2 s k s1 k s 2 k st
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定义3
二、两个向量组间的关系 设有两个向量组 ( I ) : 1 , 2 ,, m ( II ) : 1 , 2 ,, s
若组(I ) 中的每个向量都能由组(II ) 线性表示, 则称向量组(I )可由向量组(II )线性表示; 若两个向量组可以互相线性表示,则称这两个向 量组等价。 等价关系的性质:
问 是否可由
1 ,2 ,3 线性表示?
无解。
例2
已知向量组 1 ,2 ,3 线性无关,
b1 1 2 , b2 2 3 , b 3 3 1 ,
试证:b1 , b2 , b3 线性无关。 证明: 设有 x1 , x2 , x3 使 x1b1 x2 b2 x3 b 3 0,