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简答题

请按照以下要求解决关于向量的问题: 给定向量组 α₁=[1,1,1,2]^T,α₂=[3,a+4,2a+5,a+7]^T,α₃=[4,6,8,10]^T 和 α₄=[2,3,2a+3,5]^T 以及目标向量 β=[0,1,3,b]^T。我们需要解决以下问题: (1)求向量组α₁,α₂,α₃,α₄的秩以及一个极大线性无关组。 (2)确定当 a 和 b 满足何种条件时,β无法由α₁,α₂,α₃,α₄线性表示。 (3)确定当 a 和 b 满足何种条件时,任意的四维非零列向量ξ都可以由α₁,α₂,α₃,α₄和β线性表示。

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答案:

解析:

(1)对于向量组α~1~,α~2~,α~3~,α~4~~,可以通过观察或计算它们的行列式来求得其秩。由于这四个向量构成了一个方阵,且这个方阵是可逆的(即其行列式不等于零),所以其秩为4。极大线性无关组即为这四个向量本身。
(2)对于β能否由α~1~,α~2~,α~3~,α~4~~线性表示的问题,可以通过观察或计算它们的行列式来求解。当a=-1且b不等于任意实数时,β无法由这四个向量线性表示。
(3)对于任意的非零向量ξ能否由α~1~,α~2~,α~3~,α~4~,β线性表示的问题,可以通过求解增广矩阵的秩来判断。当增广矩阵的秩等于系数矩阵的秩(即向量的个数)时,非零向量ξ可以由这些向量线性表示。通过计算,当a=-b时,满足这一条件。

创作类型:
原创

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