線性代數筆記3 向量組的線性相關性

2021-09-25 02:48:25 字數 2151 閱讀 9013

n 個有次序的數 a

1,a2,…,a

n 所組成的陣列稱為n 維向量,這 n 個 數稱為該向量的 n 個分量,第i個數 a

稱為第i個分量

向量組的概念

若干個同維數的列向量(或同維數的行向量)所組成的集合叫做向量組

幾個定義

線性組合的係數

給定向量組 a:a1,a2,…,am,對於任何一組實數 k1,k2,…,km,表示式

k 1a

1+k2

a2+…

+kma

mk_1a_1 + k_2a_2 + … + k_m a_m

k1​a1​

+k2​

a2​+

…+km

​am​

稱為向量組 a 的乙個線性組合,k1,k2,…,k3 稱為這個線性組合的係數.

向量 b 能由向量組 a 線性表示

給定向量組 a:a1,a2,…,a3 和向量 b,如果存在一組數λ1,λ2,…,λm,使

b =λ

1a1+

λ2a2

+…+λ

ma

mb=λ_1a_1 +λ_2a_2 + … +λ_ma_m

b=λ1​a

1​+λ

2​a2

​+…+

λm​a

m​則向量 b 是向量組 a 的線性組合,這時稱向量 b 能由向量組 a 線性表示

向量組到向量組之間的線性表示

設有兩個向量組 a:a1,a2,…,am 及 b:b1,b2,…,bm,若 b 組中的每個向量都能由向量組a線性表示,則稱向量組b能由向量組a線性表示.若向量組 a 與向量組 b 能相互線性表示,則稱這兩個向量組等價

(可聯想矩陣和矩陣的乘法,將相關的概念對應到乘法:c=ab 中的每乙個矩陣,則c代表這裡的b,a表示這裡的a,b表示係數矩陣)

定理:

向量 b 能由向量組 a:a1,a2,…,am 線性表示的充分必要條件是矩

陣 a =(a1,a2,…,am)的秩等於矩陣 b =(a1 ,a2,…,am,b)的秩

向量的表示運用到線性方程組中

向量組的線性組合、線性表示及等價等概念,也可移用於線性方程組:對方程組 a 的各個方程作線性運算所得到的乙個方程就稱為方程組 a 的乙個線性組合;若方程組 b 的每個方程都是方程組 a 的線性組合,就稱方程組 b 能由方程組 a 線性表示,這時方程組 a 的解一定是方程組 b 的解;若方程組 a 與方程組 b能相互線性表示,就稱這兩個方程組可互推,可互推的線性方程組一定同解

定理:

向量組 b:b1,b2,…,bl 能由向量組 a:a1,a2,…,a m 線性表示的充分必要條件是矩陣 a =(a1,a2,…,am)的秩等於矩陣(a,b)=(a1,…,am,b1,…,bl )的秩,即 r (a) = r(a,b)

定義

給定向量組 a:a1,a2,…,am 如果存在不全為零的數 k1,k,…,km,使

k 1a

1+k2

a2+…

+kma

m=

0k_1 a _1 + k _2 a _2 + … + k_m a _m = 0

k1​a1​

+k2​

a2​+

…+km

​am​

=0則稱向量組 a 是線性相關的,否則稱它線性無關

說向量組 a1,a2.,…,am 線性相關,通常是指 m ≥ 2 的情形,但定義 4 也適用於 m = 1 的情形.當 m = 1 時,向量組只含乙個向 量,對於只含乙個向量 a 的向量組,當 a = 0時是線性相關的,當 a≠0時是線性無關的. 對於含兩個向量 a1,a2 的向量組,它線性相關的充分必要條件是 a1,a2 的分量對應成比例,其幾何意義是兩向量共線.三個向量線性相關的幾何意義是三向量共面

定理

向量組 a:a1,a2,…,am 線性相關的充分必要條件是它所構成的矩陣 a =(a1,a2,…,a m)的秩小於向量個數 m;向量組 a 線性無關的充分必要條件是 r(a)= m

向量組和線性相關

向量和向量組 以下討論同樣適用於行矩陣 列矩陣素被看作空間內的乙個向量,n階列矩陣被稱為n維向量 m個n維列矩陣按順序組成的新矩陣被稱為向量組 線性表示和線性相關 當向量方程ax b有解時,稱向量b可以用向量組a線性表示,稱 xiai為向量組a的乙個線性組合 當向量組b的所有向量bi都能用a線性表示...

MIT線性代數第九講 線性相關 線性無關

解的存在性 ax b,a.shap e m n m n a.s hape m,n m n,未知數的個數大於方程的個數,由此推斷 ax 0存在非0解,ax 0的解存在的原因是矩陣消元後存在自由列。生成空間 向量v 1,v2 v n v1,v2,v n生成的空間是指v1 v2.vn v 1,v2.v n...

線性代數系列(五) 線性相關性

向量組的線性相關性 首先要明確一點,線性相關性是只針對向量組而言的。在前面的文章中,已經大致的涉及到了線性相關性的概念,其實,本質上還是考慮的線性組合。給定乙個向量組v vv,如果除了零向量以外,不存在一組非零的係數向量使得向量組v vv的線性組合為零向量,那麼這個向量組v vv中的向量就是線性無關...