设α1,α2,…,αn是线性无关的n维列向量组,且αn+1=x1α1+x2α2+…+xnαn,其中数x1,x2,…,xn全不为零,请证明:向量组α1,α2,…,αn,αn+1中任意n个向量都线性无关.
参考答案:本题是向量组的逻辑证明问题,涉及向量组的线性相关性,是历年考试的重点.
取α1,α2,…,αn,αn+1中任意n个向量α1,α2,…,αi-1,αi+1,…,αn,αn+1.
使用定义,设有n个数k1,k2,…,ki-1,ki+1,…,kn,kn+1,使得
k1α1+k2α2+…+ki-1αi-1+ki+1αi+1+…+knαn+kn+1αn+1=0,
将αn+1=x1α1+x2α2+…+xnαn代入上式,得
k1α1+k2α2+…+ki-1αi-1+ki+1αi+1+…+knαn+kn+1(x1α1+x2α2+…+xnαn)=0,
即(k1+x1kn+1)α1+(k2+x2kn+1)α2+…+(ki-1+xi-1kn+1)αi-1+
xikn+1αi+(ki+1+xi+1kn+1)αi+1+…+(kn+xnkn+1)αn=0.
由于α1,α2,…,αn线性无关,则所有系数全为0,即
[*]
由xikn+1=0及xi≠0,知kn+1=0,进而可得k1=k2=…=ki-1=ki+1=…=kn=0,因此,向量组α1,α2,…,αi-1,αi+1,…,αn,αn+1线性无关,即α1,α2,…,αn,αn+1中任意n个向量都线性无关.