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線性表出

鎖定
線性組合是線性代數的基本概念之一,設α₁,α₂,…,αₑ(e≥1)是域P上線性空間V中的有限個向量,若V中向量α可以表示為α=k₁α₁+k₂α₂+…+kₑαₑ(kₐ∈P,a=1,2,…,e),則稱α是向量組α₁,α₂,…,αₑ的一個線性組合,亦稱α可由向量組α₁,α₂,…,αₑ線性表示或線性表出。 [1] 
中文名
線性表出
外文名
linearexpression
所屬學科
數理科學
相關概念
線性組合、線性表示等

目錄

線性表出定義

若干個同維數的行向量(或同維數的列向量)所組成的集合叫做向量組
對n維向量
,如果存在實數
,使得
稱向量
是向量
線性組合,或者説向量
可由
線性表出(示)
設有兩個n維向量組
;如果
中每個向量
都可由
中的向量
線性表出,則稱向量組
可由向量組
線性表出
如果
這兩個向量組可以互相線性表出,則稱這兩個向量組等價
注:(1)等價向量組具有傳逆性、對稱性、反身性;
(2)向量組和它的極大線性無關組等價向量組
(3)向量組的任意兩個極大線性無關組等價向量組
(4)等價的向量組有相同的秩。但秩相等的向量組不一定等價。 [2] 

線性表出例題解析

例1 已知
,試問當a,b取何值時
可以由
線性表示,並寫出其表達式。
解:
,按分量寫出,即有
增廣矩陣
作初等行變換,有
如果b≠4,方程組無解,
不能由
線性表出。
如果b=4,
方程組有解,
可由
線性表出。
(1)當
時,
方程組有唯一解:
,即
(2)當
時,
方程組有無窮多解:
,即
,t為任意實數。 [3] 
例2 設有向量組(1):
(2):
試問:當a為何值時,向量組(1)與(2)等價?當a為何值時,向量組(1)與(2)不等價?
分析: 所謂向量組(1)與(2)等價,即向量組(1)與(2)可以互相線性表出,如果方程組
有解,則
可以由
線性表出。
那麼,如果對同一個a,三個方程組
均有解,則説明向量組(2)可以由向量組(1)線性表出
解:
作初等行變換,有
那麼,由方程組
知,只要
方程組總有唯一解,即
時,
必可由
線性表出,而
時,方程組無解,
不能由
線性表出。
由方程組
知,
方程組總有解,即
必可由
線性表出。
由方程組
知,只要
,方程組就有解,
就可由
線性表出,
因此,當
時,向量組(2)可由向量組(1)線性表出。
反之,由於行列式
,三個方程組
恆有解,即
,向量組(1)總可由向量組(2)線性表出,因此,
時向量組(1)與(2)等價。
時,
不能由
線性表出,向量組(1)與(2)不等價。
評註: 若未知向量的座標而要判斷能否線性表出的問題,通常是轉換為非齊次線性方程組是否有解的討論,如果向量的座標沒有給出而問能否線性表出,通常用線性相關及秩的理論分析、推理。 [3] 
參考資料
  • 1.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海·第二卷:中國科學技術出版社,2002.8
  • 2.    李永樂,王式安,季文鐸.2016考研數學複習全書 數學二:國家行政學院出版社,2015.01
  • 3.    李永樂.線性代數輔導講義:西安交通大學出版社,2014.02