十一章 向量组的线性相关性
定义 :n个有次序的数a1,a₂,a,所组成的数组称为n维向量,这n个数称为该向量的个分量,第i个数a,称为第个分量。
复数的集合意义:
平面向量Oz的模局档源|OZ,叫复数a+bi的模,记作|z|或|a+bil即复数z=a+bi在复平面上对应的点Z(a,b)到原点的距离。
n维向量写成一行,称为行向量,也就是行矩阵,通常用aT,b,a,Br等表示,如:
1.若a1,a2,an,线性无关,则只有当A1=…=A,=0时,才有aa1+2a2+·…+A,an=0成立。
2.对于任一向量组,不是线性无关就是了线性相关.
3.向量组只包含一个向量a时,若a=0则说a线性相关,若a0,则说a线性无关.
4.包含零向量的任何向量组是线性相关的.
5.对于含有两个向量的向量组,它线性相关的充要条件是两向量的分量对应成比例,几何意义是两向量共线;三个向量相关的几何意义是三向量共面。
线性相关的判定:
定理向量组a1,a2…,an当m>2时)线性相关的充分必要条件是a1,α₂…,an中至桐态少有一个向量可由其余m1个向量线性表示。
线性相关性在线性方程组中的应用
(1)若方程组中有某个方程是其余方程的线性组合时,这个方程就是多余的,这时称方程组(各个方程)是线性相关的;当方程组中没有多余方程,就称该方程组(各个方程)线性无关(或线性独立).
(2)若向量组A:a1,a₂…,am线性相关则向量组B:a1,αm,am+l也线性相关反言之,若向量组B线性无关,则向量组4也线性无关.
定义 设有向量组4,如果在4中能选出个向量a1,a,a,满足
(1)向量组A0:a1,₂,a,线性无关;
(2)向量组4中任意+1个向量(如果中有r+1个向量的话)都线性糕,那未称向量是向量组4的一个最大线性无关向量组(简称最大无关组);最大无关组所含向量做r称为向量组的秩只含零向量的向量组漪最大无关组,规定它的秩为0.
定理 矩阵的秩等于它的列量组的秩,也等于它的行向量组的秩
面证设A=(a1,Q2,am),R(A)=r,并设r阶子式D.40.根据4.2定理2由D.f0知所在的r列线性无关;又由A中所有r+1阶子式均为零,知4中任意r+1个列向量都线性相关.因此D,所在的r列是A的列向量的一个最大无关组,所以列向量组的秩等于r.类似可证A的行向量组的秩也等于R(A).
方程组的全体解向量所组成的集合,对于加法和数乘运算是封闭的,因此构成一个向量空间,称此向量空间为齐次线性方程组Ax=0的解空间.
与方程组Ax=b有解等价的命题线性方程组Ax=b有解
令向量b能由向量组a1,aa…,a,线性表蠢喊示;令向量组a1,a₂,a,与向量组a1,C₂,,b等价;令矩阵4=(a1,a2…,a,)与矩阵B=(a1,aa…,an,b)
的秩相等
定义 设V为n维向量的集合,如果集合卡空,且集合V对于加法及乘数两种运算封闭,那么就称集合V为向量空间。
2.n维向量的集合是一个向量空间,记作R"
定义 设有向量空间,及2,若向量空间么C2,就说V是V2的子空间
定义 设V是向量空间,如果r个向量a,a₂,
.a.EK且满足
(1)a1,2,a,线性无关;
(2)V中任一向量都可由a,a…,a,线性表示。那么,向量组a1,a…,a,就称为向量V的一个基,r称为向量空间V的维数,并称V为r维向量空间
说明
(1)只含有零向量的向量空间称为0维向量空间,因此它没有基.
(2)若把向量空间V看作向量组,那么V的基就是向量组的最大无关组,V的维数就是向量组的秩.
(3)若向量组a1,aa…,a,是向量空间的一个基,则V可表示为