已知4维向量α1,α2,α3,α4线性相关,而α2,α3,α4,α5线性无关,
(Ⅰ) 证明α1可由α2,α3,α4线性表出;
(Ⅱ) 证明α5不能由α1,α2,α3,α4线性表出;
(Ⅲ) 举例说明α2能否由α1,α3,α4,α5线性表出是不确定的.
参考答案:[证明] (Ⅰ) 由α2,α3,α4,α5线性无关,可知α2,α3,α4线性无关,又因α1,α2,α3,α4线性相关,所以α1可由α2,α3,α4线性表出.
或者,由α1,α2,α3,α4线性相关知有不全为0的k1,k2,k3,k4,使
k1α1+k2α2+k3α3+k4α4=0,
那么必有k1≠0(否则有k2,k3,k4不全为0而k2α2+k3α3+k4α4=0,于是α2,α3,α4线性相关,这与α2,α3,α4,α5线性无关相矛盾).从而
[*],即α2可由α2,α3,α4线性表出.
(Ⅱ) 如果α5=k1α1+k2α2+k3α3+k4α4,由(Ⅰ)可设α1=l2α2+l3α3+l4α4,那么
α5=(k1l2+k2)α2+(k1l3+k3)α3+(k1l4+k4)α4,
这与α2,α3,α4,α5线性无关相矛盾,从而α5不能由α1,α2,α3,α4线性表出.
(Ⅲ) 设α2=(1,0,0,0)T,α3=(0,1,0,0)T,α4=(0,0,1,0)T,α5=(0,0,0,1)T,那么当α1=(1,1,1,0)T时,α2可由α1,α3,α4,α5线性表出;而当α1=α3时,α2不能由α1,α3,α4,α5线性表出.