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数学
题目

证明:向量组_(1)(a)_(2)... ,(a)_(m)中的任一向量_(1)(a)_(2)... ,(a)_(m)都可由这个向量组线性表示。

证明:向量组中的任一向量都可由这个向量组线性表示。

题目解答

答案

由

所以存在一组非零解,

使能够被向量组

线性表出。

故得证。

解析

考查要点:本题主要考查向量的线性组合的基本概念,即如何用向量组中的向量线性表示其中某一特定向量。

解题核心思路:
每个向量本身属于向量组,因此只需构造一个仅该向量系数为1,其余系数为0的线性组合,即可直接得到该向量。这体现了线性组合的直接构造法。

破题关键点:
明确线性组合的定义,理解“由向量组线性表示”意味着存在一组系数使得该向量可被表示。由于向量本身在组内,构造对应的系数即可。

证明思路:
对于向量组中的任意向量$\alpha_i$($1 \leq i \leq m$),构造一个线性组合,其中$\alpha_i$的系数为1,其余向量的系数均为0。此时,该线性组合的结果即为$\alpha_i$本身,从而证明$\alpha_i$可由向量组线性表示。

具体步骤:

  1. 构造系数序列:
    设存在一组系数$k_1, k_2, \dots, k_m$,其中$k_i = 1$,其余$k_j = 0$($j \neq i$)。

  2. 写出线性组合:
    根据系数序列,线性组合为:
    $k_1 \alpha_1 + k_2 \alpha_2 + \cdots + k_m \alpha_m = 0 \cdot \alpha_1 + \cdots + 1 \cdot \alpha_i + \cdots + 0 \cdot \alpha_m.$

  3. 简化结果:
    上式化简后直接等于$\alpha_i$,即:
    $0 \cdot \alpha_1 + \cdots + 1 \cdot \alpha_i + \cdots + 0 \cdot \alpha_m = \alpha_i.$

  4. 结论:
    因此,$\alpha_i$可由向量组$\alpha_1, \alpha_2, \dots, \alpha_m$线性表示。由于$i$是任意的,故向量组中任一向量均可由自身向量组线性表示。

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