部分組線性相關,整個向量組線性相關。向量組線性無關,延伸組線性無關。
回到線性方程組的解的問題,即一個向量b在什么情況下能由另一個向量組a1,a2,...,an線性表出?如果這個向量組本身是線性無關的,可通過分析立即得到答案:b, a1, a2, ..., an線性相關。如果這個向量組本身是線性相關的,則需進一步探討。
任意一個向量組,都可以通過依次減少這個向量組中向量的個數(shù)找到它的一個部分組,這個部分組的特點是:本身線性無關,從向量組的其余向量中任取一個進去,得到的新的向量組都線性相關,我們把這種部分組稱作一個向量組的極大線性無關組。
如果一個向量組A中的每個向量都能被另一個向量組B線性表出,則稱A能被B線性表出。如果A和B能互相線性表出,稱A和B等價。
一個向量組可能又不止一個極大線性無關組,但可以確定的是,向量組和它的極大線性無關組等價,同時由等價的傳遞性可知,任意兩個極大線性無關組等價。
注意到一個重要事實:一個線性無關的向量組不能被個數(shù)比它更少的向量組線性表出。這是不難理解的,例如不共面的三個向量(對應線性無關)的確不可能由平面內(nèi)的兩個向量組成的向量組線性表出。
一個向量組的任意兩個極大線性無關組所含的向量個數(shù)相等,我們將這個數(shù)目r稱為向量組的秩。
向量線性無關的充分必要條件是它的秩等于它所含向量的數(shù)目。等價的向量組有相同的秩。
有了秩的概念以后,我們可以把線性相關的向量組用它的極大線性無關組來替換掉,從而得到線性方程組的有解的充分必要條件:若系數(shù)矩陣的列向量組的秩和增廣矩陣的列向量組的秩相等,則有解,若不等,則無解。
向量組的秩是一個自然數(shù),由這個自然數(shù)就可以判斷向量組是線性相關還是線性無關,由此可見,秩是一個非常深刻而重要的概念,故有必要進一步研究向量組的秩的計算方法。
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