已知向量组α1=(1,-2,3)T,α2=(3,0,1)T,α3=(1,4,-5)T与向量组β1=(a,2,0)T,β2=(1,b,1)T,β3=(2,-3,-2)T具有相同的秩,且β1可以由α1,α2,α3线性表出,则a=______,b=______.
参考答案:8,2
解析: 依题意,β1,β2,β3和α1,α2,α3有相同的秩,α1,α2,α3是3个具体的向量,容易求出α1,α2,α3的秩,也就是β1,β2,β3的秩,由此可以建立a,b的一个关系式.再由条件β1可以由α1,α2,α3线性表出,求出a,进一步求出b的值.
其中β1可由以α1,α2,α3线性表出,意味着方程组x1α1+x2α2+x3α3=β1有解,因此,系数矩阵的秩等于增广矩阵的秩.做题时,可以把求a和求α1,α2,α3的秩合成一步来做.
本题也可以这样做,容易看出α1和α2是线性无关的.如果α1,α2,α3构成的行列式等于0,则α1,α2,α3的秩为2,且α1和α2是一个极大线性无关组,如果行列式不等于0,则秩为3.因此判断向量组的秩可以通过行列式的计算.又因为β1可以由α1,α2,α3线性表出,那么βI就可以由α1,α2,α3的极大线性无关组线性表出,即可由α1和α2线性表出,于是β1,α1,α2就线性相关,它们构成的行列式等于0.最后,β1,β2,β3线性相关,β1,β2,β3构成的行列式等于0.这种做法需要计算3个行列式.
方法1° 由题设知β1可以由α1,α2,α3线性表出,于是由
得到a-8=0,即a=8,且向量组α1,α2,α3的秩为2.
依题意,β1,β2,β3的秩也是2,β1,β2,β3线性相关,它们构成的行列式等于0,即
所以,b=2.
方法2° 因为
所以α1,α2,α3线性相关,显然义有α1,α2线性无关,于是可知α1,α2,α3的秩等于2,且α1,α2是一个极大线性无关组.
依题设β1可以由α1,α2,α3线性表出,β1就可以由α1,α2线性表出,因而β1,α1,α2线性相关,于是
解得a=8.
依题意,β1,β2,β3的秩也是2,β1,β2,β3线性相关,它们构成的行列式等于0,即解得b=2.