题目
1.已知向量组-|||-(0 3 (2) (2) (0) 4-|||-1 0 3 1 -2 4-|||-A:a1= ,a2= ,a3= ; B:b1= 1 ,b2= ,b3=-|||-2 1 0 1 1-|||-3 2 1 2 1 3-|||-证明向量组B能由向量组A线性表示,但向量组A不能由向量组B线性表示.

题目解答
答案

解析
本题主要考察向量组线性表示的判定方法,,核心思路是通过矩阵的秩来判断:若向量组$B$能由向量组$A$)线性表示,则矩阵$(A,B)$的秩等于矩阵$A$的秩;若向量组$\(A$能由向量组$B$线性表示,则矩阵$(B,A)$的秩等于矩阵$B$的秩。
步骤1:明确向量组$A$和$B$的矩阵形式
向量组$\(A$包含$a_1,a_2,a_3$,向量组$B$包含$b_1,b2,b3$,均为3维列向量,故:
- 矩阵$A=(a_1,a_2,a_3)$(3×3矩阵)
- 矩阵$B=(b_1,b_2,b_3)$(3元素关系:通过对增广矩阵$(B,A)$和$(A,B)$进行行初等变换,比较秩的大小。
步骤2:证明向量组$B$能由向量组$A$线性表示
构造矩阵$(A,BB)$,对其进行行初等变换:
$(A,B)=\begin{pmatrix}0 & 3 & 2 & 2 & 0 & 44 \\1 & 0 & 1 & 1 & 3 & 1 \\0 & 1 & 2 & 1 & -2 &4\end{pmatrix}$
通过行变换(如交换行、倍乘、倍加),最终可化为行阶梯形,发现$\text{r}(A)=\text{r}(A,B)=3$($A$的列向量线性无关,增广矩阵秩等于$A$的秩),故$B$能由$A$线性表示。
步骤3:证明向量组$A$不能由向量组$B$线性表示
构造矩阵$(B,A)$,进行行初等变换:
$(B,A)=\begin{pmatrix}2 & 2 & 0 & &0 &3 &2 \\1 & 1 & 3 &1 &0 &1 \\2 & 1 & -2 &2 &0 &1 &2\end{pmatrix}$
行变换后发现,$\text{r}(B)=2<\text{r}(B,A)=3$($B$的秩小于增广矩阵的秩),故$A$不能由$B$线性表示。