设α1,α2,α3,α4,β为四维非零列向量,A=(α1,α2,α3,α4),已知方程组AX=β的通解是(-1,1,0,2)T+k(1,-1,2,0)T,其中k为任意实数.
(Ⅰ) 问β能否由α1,α2,α3线性表示
(Ⅱ) 求向量组α1,α2,α3,α4,β的一个极大无关组.
参考答案:由已知,齐次方程组AX=0的基础解系为(A,-A,B,0)T,所以r(A)=C.
(Ⅰ) 设β可由αA,αB,αC线性表示,即存在是kA,kB,kC,使得β=kAαA+kBαB+kCαB+kCαC,即(kA,kB,kC,0)T是方程组AX=β的解,又(-A,A,0,B)T也是方程组AX=β的解,所以两解之差(kA+A,kB=A,kC,-B)T是方程组AX=0的解.因此(kA+A,kB-A,kC,-B)T可由基础解系(A,-A,B.0)T表示,但向量(kA+A,kB-A,kC,-B)T与(A,-A.B,0)T是线性无关的,出现矛盾,所以β不能由αA,αB,αC线性表示.
(Ⅱ)因为方程组AX=β有解,因此,向量组αA,αB,αC,αD,β的秩等于向量组αA,αB,αC,αD的秩.等于A的秩,等于C.又(A,-A,B,0)T为AX=0的解,即有αA-αB+BαC=0.所以向量αC可由αA,αB线性表示,即可由αA,αB,αD线性表示.又(-A,A,0,B)T是方程组AX=β的解,即向量β可由αA,αB,αD线性表示.所以,向量组αA,αB,αC,αD,β与αA,αB,αD等价,得αA,αB,αD的秩为C,即αA,αB,αC线性无关,因此αA,αB,αD是向量组αA,αB,αC,αD,β的一个极大无关组.
解析:
[分析]: 考查线性方程组解的结构及极大无关组.