请详述线性代数中如何判断矩阵行向量组的线性相关性,并通过具体的例题来演示解题过程。
时间: 2024-11-03 10:09:33 浏览: 31
判断矩阵行向量组的线性相关性是线性代数中的一个重要概念。首先,我们需要理解线性相关和线性无关的定义。如果一组向量中至少有一个向量可以被表示为其它向量的线性组合,则这组向量称为线性相关;反之,如果没有任何向量可以被其它向量的线性组合所表示,则称为线性无关。
参考资源链接:[××大学线性代数期末考试真题及答案详解](https://wenku.csdn.net/doc/4e547fxzui?spm=1055.2569.3001.10343)
具体到矩阵的行向量组,我们可以依据以下步骤来判断其线性相关性:
1. 将矩阵的行向量组作为系数,构建齐次线性方程组。
2. 对齐次线性方程组的增广矩阵进行行简化阶梯形化处理(即高斯消元法),得到一个简化的阶梯形矩阵。
3. 根据简化的阶梯形矩阵,确定自由变量的个数。自由变量是指在阶梯形矩阵中对应列中没有主元的变量。
4. 如果自由变量的个数不为零,则原矩阵的行向量组是线性相关的;如果自由变量的个数为零,则行向量组是线性无关的。
下面是一个具体的例题来演示上述解题步骤:
假设有一个矩阵 A 如下:
\[ A = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 6 \\ -1 & -2 & -3 \end{bmatrix} \]
我们首先写出矩阵 A 的行向量作为系数的齐次线性方程组:
\[ x_1 + 2x_2 + 3x_3 = 0 \]
\[ 2x_1 + 4x_2 + 6x_3 = 0 \]
\[ -x_1 - 2x_2 - 3x_3 = 0 \]
对齐次线性方程组的增广矩阵进行行简化阶梯形化处理:
\[ \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 & | & 0 \\ 2 & 4 & 6 & | & 0 \\ -1 & -2 & -3 & | & 0 \end{bmatrix} \]
由于第二个和第三个方程都可以由第一个方程线性表示,我们可以得到简化的阶梯形矩阵:
\[ \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 & | & 0 \end{bmatrix} \]
观察到只有一个方程,这意味着我们有两个自由变量(即 x_2 和 x_3)。因此,矩阵 A 的行向量组是线性相关的。
通过这个例题,我们可以看到利用高斯消元法简化方程组,可以直观地判断矩阵行向量组的线性相关性。为了更深入理解和掌握线性代数的知识点,我强烈推荐《××大学线性代数期末考试真题及答案详解》这份资料。它不仅包含了丰富的考试题型,还提供了详尽的解题步骤和答案解析,非常适合期末复习或提升线性代数的实际应用能力。
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