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简答题

已知矩阵A的维度为5×4,秩为2,向量α1、α2、α3分别是方程组Ax=0的解向量,其中α1=(1,1,2,3)T,α2=(-1,1,4,-1)T,α3=(5,-1,-8,9)T。求方程组Ax=0解空间的一组标准正交基。

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答案:

解析:

首先,我们知道矩阵A的秩r(A)=2,维度n=4,通过计算得知Ax=0的解空间维数为n-r(A)=4-2=2,即Ax=0的解空间有两个线性无关的解向量。
其次,已知α~1~和α~2~是方程组Ax=0的解向量,我们可以通过α~1~和α~2~构造一个基础解系。因为α~3~=(5,-1,-8,9)^T^也是Ax=0的解向量,但它可以由α~1~和α~2~线性表示(即α~3~=kα~1~+mα~2~),所以不需要将其纳入基础解系中。此时我们需要对基础解系进行正交单位化处理,即将α~1~和α~2~进行正交变换处理,使得新的向量组既正交又单位化,从而得到解空间的一组标准正交基。具体的正交单位化过程可以通过施密特正交化方法实现。

创作类型:
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