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数学
题目

设A为mxn阶矩阵,且R(A)=n,则()A. A的列向量组线性无关;B. A的列向量组中至少有一个向量可以由其余向量线性表出;C. A的行向量组线性无关;D. A的行向量组中至少有一个向量可以由其余向量线性表出;

设A为mxn阶矩阵,且R(A)=n,则()

A. A的列向量组线性无关;

B. A的列向量组中至少有一个向量可以由其余向量线性表出;

C. A的行向量组线性无关;

D. A的行向量组中至少有一个向量可以由其余向量线性表出;

题目解答

答案

A. A的列向量组线性无关;

解析

本题考查矩阵的秩与向量组线性相关性的关系。解题的关键在于理解矩阵的秩和向量组线性相关性的定义,并根据已知条件$R(A)=n$来判断矩阵$A$的列向量组和行向量组的线性相关性。

1. 分析矩阵的秩与列向量组线性相关性的关系

设矩阵$A = (\alpha_1, \alpha_2, \cdots, \alpha_n)$,其中$\alpha_i$($i = 1, 2, \cdots, n$)为$A$的列向量。
根据向量组线性相关性的定义,若存在一组不全为零的数$k_1, k_2, \cdots, k_n$,使得$k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + \cdots + k_n\alpha_n = 0$,则称向量组$\alpha_1, \alpha_2, \cdots, \alpha_n$线性相关;若只有当$k_1 = k_2 = \cdots = k_n = 0$时,$k_1\alpha_1 + k_2\alpha_2 + \cdots + k_n\alpha_n = 0$才成立,则称向量组$\alpha_1, \alpha_2, \cdots, \alpha_n$线性无关。
而矩阵$A$的秩$R(A)$等于其列向量组的极大线性无关组所含向量的个数。已知$R(A)=n$,这意味着$A$的列向量组的极大线性无关组所含向量的个数为$n$,也就是$A$的列向量组本身就是极大线性无关组,所以$A$的列向量组线性无关,故选项A正确。

2. 分析选项B

由上述对选项A的分析可知$A$的列向量组线性无关,根据线性无关的定义,不存在不全为零的数使得列向量的线性组合为零向量,也就不存在一个向量可以由其余向量线性表出,所以选项B错误。

3. 分析矩阵的秩与行向量组线性相关性的关系

矩阵$A$是$m\times n$阶矩阵,已知$R(A)=n$,但$m$与$n$的大小关系不确定。
当$m \gt n$时,$A$的行向量组的极大线性无关组所含向量的个数为$n$,而行向量组共有$m$个向量,所以行向量组线性相关,即行向量组中至少有一个向量可以由其余向量线性表出;当$m = n$时,$A$的行向量组线性无关。
因此,仅根据$R(A)=n$不能确定$A$的行向量组的线性相关性,选项C和选项D错误。

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