【考研类试卷】考研数学一(线性代数)-试卷13及答案解析.doc

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1、考研数学一(线性代数)-试卷 13 及答案解析(总分:58.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:11,分数:22.00)1.选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。(分数:2.00)_2.若 1 , 2 , 3 线性相关, 2 , 3 , 4 线性无关,则( )(分数:2.00)A. 1 可由 2 , 3 线性表示B. 4 可由 1 , 2 , 3 线性表示C. 4 可由 1 , 3 线性表示D. 4 可由 1 , 2 线性表示3.设向量组 1 , 2 , 3 , 4 线性无关,则向量组( )(分数:2.00)A. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 ,

2、4 + 1 线性无关B. 1 2 , 2 3 , 3 + 4 , 4 1 线性无关C. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 4 , 4 1 线性无关D. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 4 , 4 1 线性无关4.向量组 1 , 2 , m 线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A.向量组 1 , 2 , m , 线性无关B.存在一组不全为零的常数 k 1 ,k 2 ,k m ,使得 k 1 1 +k 2 2 +k m m 0C.向量组 1 , 2 , m 的维数大于其个数D.向量组 1 , 2 , m 的任意一个部分向量组线性无关5.设向量组 1 , 2 , m 线性无关,

3、 1 可由 1 , 2 , m 线性表示,但 2 不可由 1 , 2 , m 线性表示,则( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , m1 , 1 线性相关B. 1 , 2 , m1 , 1 , 2 线性相关C. 1 , 2 , m , 1 + 2 线性相关D. 1 , 2 , m , 1 + 2 线性无关6.设 n 维列向量组 1 , 2 , m (mn)线性无关,则 n 维列向量组 1 , 2 , m 线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A.向量组 1 , 2 , m 可由向量组 1 , 2 , m 线性表示B.向量组 1 , 2 , m 可由向量组 1 , 2 , m 线性

4、表示C.向量组 1 , 2 , m 与向量组 1 , 2 , m 等价D.矩阵 A=( 1 , 2 , m )与矩阵 B=( 1 , 2 , m )等价7.设 1 , 2 , 3 线性无关, 1 可由 1 , 2 , 3 线性表示, 2 不可由 1 , 2 , 3 线性表示,对任意的常数 k 有( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , 3 ,k 1 + 2 线性无关B. 1 , 2 , 3 ,k 1 + 2 线性相关C. 1 , 2 , 3 , 1 +k 2 线性无关D. 1 , 2 , 3 , 1 +k 2 线性相关8.设 n 阶矩阵 A=( 1 , 2 , n ),B=( 1 , 2

5、, n ),AB=( 1 , 2 , n ),记向量组(I): 1 , 2 , n ;(): 1 , 2 , n ;(): 1 , 2 , s ,若向量组()线性相关,则( )(分数:2.00)A.(I),(II)都线性相关B.(I)线性相关C.(II)线性相关D.(I),()至少有一个线性相关9.设向量组(I): 1 , 2 , s 的秩为 r 1 ,向量组(II): 1 , 2 , n 的秩为 r 2 ,且向量组(II)可由向量组(I)线性表示,则( )(分数:2.00)A. 1 + 1 , 2 + 2 , s + s 的秩为 r 1 +r 2B.向量组 1 一 1 , 2 一 2 , s

6、 一 s 的秩为 r 1 一 r 2C.向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 1 +r 2D.向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 110.向量组 1 , 2 , s 线性无关的充要条件是( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , s 都不是零向量B. 1 , 2 , s 中任意两个向量不成比例C. 1 , 2 , s 中任一向量都不可由其余向量线性表示D. 1 , 2 , s 中有一个部分向量组线性无关11.设 A 为 n 阶矩阵,且|A|=0,则 A( )(分数:2.00)A.必有一列元素全为零B.必有两行元素对应成比例C.必有一列是其

7、余列向量的线性组合D.任一列都是其余列向量的线性组合二、填空题(总题数:4,分数:8.00)12.设 A=( 1 , 2 , 3 , 4 )为 4 阶方阵,且 AX=0 的通解为 X=k(1,1,2,一 3) T ,则 2 由 1 , 3 , 4 表示的表达式为 1(分数:2.00)填空项 1:_13.设向量组 1 , 2 , 3 线性无关,且 1 +a 2 +4 3 ,2 1 + 2 一 3 , 2 + 3 线性相关,则 a= 1(分数:2.00)填空项 1:_14.设 = (分数:2.00)填空项 1:_填空项 1:_15.设 = (分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:14,

8、分数:28.00)16.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。(分数:2.00)_17.设向量组 1 , 2 , 3 线性无关,证明: 1 + 2 + 3 , 1 +2 2 +3 3 , 1 +4 2 +9 3 线性无关(分数:2.00)_18.设 1 , m , 为 m+1 维向量,= 1 + m (m1)证明:若 1 , m 线性无关,则 一 1 , m 线性无关(分数:2.00)_19.设 1 , 2 , n (n2)线性无关,证明:当且仅当 n 为奇数时, 1 + 2 , 2 + 3 , n + 1 线性无关(分数:2.00)_20.设 A 为 n 阶矩阵, 1 , 2 , 3

9、 为 n 维列向量,其中 1 0,且 A 1 = 1 ,A 1 = 1 + 2 ,A 3 = 2 + 3 ,证明: 1 , 2 , 3 线性无关(分数:2.00)_21.证明:若一个向量组中有一个部分向量组线性相关,则该向量组一定线性相关(分数:2.00)_22.n 维列向量组 1 , n1 线性无关,且与非零向量 正交证明: 1 , n1 ,线性无关(分数:2.00)_23.设向量组 1 , n 为两两正交的非零向量组,证明: 1 , n 线性无关,举例说明逆命题不成立(分数:2.00)_24.设 A 为 nm 矩阵,B 为 mn 矩阵(mn),且 AB=E证明:B 的列向量组线性无关(分数

10、:2.00)_25.设 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性无关,而向量组 1 , 2 , m , 线性相关证明:向量 可由向量组 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性表示(分数:2.00)_26.设向量组 1 = (分数:2.00)_27.设 1 , 2 , n 为 n 个线性无关的 n 维列向量,且与向量 正交证明:向量 为零向量(分数:2.00)_28.设三维向量空间的两组基 1 = ,向量 在基 1 , 2 , 3 下的坐标为 (分数:2.00)_29.设三维向量空间 R 中的向量 在基 1 =(1,2,1) T , 2 =(0,1,1) T , 3 =(3,2

11、,1) T 下的坐标为(x 1 ,x 2 ,x 3 ) T ,在基 1 , 2 , 3 下的坐标为(y 1 ,y 2 ,y 3 ) T ,且 y 1 =x 1 一 x 2 一 x 3 ,y 2 =一 x 1 +x 2 ,y 3 =x 1 +2x 3 ,求从基 1 , 2 , 3 到基 1 , 2 , 3 的过渡矩阵(分数:2.00)_考研数学一(线性代数)-试卷 13 答案解析(总分:58.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:11,分数:22.00)1.选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。(分数:2.00)_解析:2.若 1 , 2 , 3 线性相关, 2 ,

12、 3 , 4 线性无关,则( )(分数:2.00)A. 1 可由 2 , 3 线性表示 B. 4 可由 1 , 2 , 3 线性表示C. 4 可由 1 , 3 线性表示D. 4 可由 1 , 2 线性表示解析:解析:因为 2 , 3 , 4 线性无关,所以 2 , 3 线性无关,又因为 1 , 2 , 3 线性相关,所以 1 可由 2 , 3 线性毒示,选(A)3.设向量组 1 , 2 , 3 , 4 线性无关,则向量组( )(分数:2.00)A. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 , 4 + 1 线性无关B. 1 2 , 2 3 , 3 + 4 , 4 1 线性无关C. 1 + 2

13、 , 2 + 3 , 3 + 4 , 4 1 线性无关 D. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 4 , 4 1 线性无关解析:解析:因为一( 1 + 2 )+( 2 + 3 )( 3 + 4 )+( 4 + 1 )=0, 所以 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 4 , 4 + 1 线性相关; 因为( 1 2 )+( 2 3 )+( 3 4 )+( 4 1 )=0, 所以 1 2 , 2 3 , 3 4 , 4 1 线性相关; 因为( 1 + 2 )( 2 + 3 )( 3 4 )+( 4 1 )=0, 所以 1 + 2 , 2 + 3 , 3 4 , 4 1 线性相关,容易通过证明向量

14、组线性无关的定义法得 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 4 , 4 1 线性无关,选(C)4.向量组 1 , 2 , m 线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A.向量组 1 , 2 , m , 线性无关B.存在一组不全为零的常数 k 1 ,k 2 ,k m ,使得 k 1 1 +k 2 2 +k m m 0C.向量组 1 , 2 , m 的维数大于其个数D.向量组 1 , 2 , m 的任意一个部分向量组线性无关 解析:解析:(A)不对,因为 1 , 2 , m , 线性无关可以保证 1 , 2 , m 线性无关,但 1 , 2 , m 线性无关不能保证 1 , 2 , m

15、, 线性无关; (B)不对,因为 1 , 2 , m 线性无关可以保证对任意一组非零常数 k 1 ,k 2 ,k m ,有 k 1 1 +k 2 2 +k m m 0,但存在一组不全为零的常数 k 1 ,k 2 ,k m 使得 k 1 1 +k 2 2 +k m m 0 不能保证 1 , 2 , m 线性无关; (C)不对,向量组 1 , 2 , m 线性无关不能得到其维数大于其个数,如 1 = 5.设向量组 1 , 2 , m 线性无关, 1 可由 1 , 2 , m 线性表示,但 2 不可由 1 , 2 , m 线性表示,则( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , m1 , 1 线性相

16、关B. 1 , 2 , m1 , 1 , 2 线性相关C. 1 , 2 , m , 1 + 2 线性相关D. 1 , 2 , m , 1 + 2 线性无关 解析:解析:(A)不对,因为 1 可由向量组 1 , 2 , m 线性表示,但不一定能被 1 , 2 , m1 线性表示,所以 1 , 2 , m1 , 1 不一定线性相关; (B)不对,因为 1 , 2 , m1 , 1 不一定线性相关, 2 不一定可由 1 , 2 , m1 , 1 线性表示,所以 1 , 2 , m1 , 1 , 2 不一定线性相关; (C)不对,因为 2 不可由 1 , 2 , m 线性表示,而 1 可由 1 , 2

17、 , m 线性表示,所以 1 + 2 不可由 1 , 2 , m 线性表示,于是 1 , 2 , m , 1 + 2 线性无关,选(D)6.设 n 维列向量组 1 , 2 , m (mn)线性无关,则 n 维列向量组 1 , 2 , m 线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A.向量组 1 , 2 , m 可由向量组 1 , 2 , m 线性表示B.向量组 1 , 2 , m 可由向量组 1 , 2 , m 线性表示C.向量组 1 , 2 , m 与向量组 1 , 2 , m 等价D.矩阵 A=( 1 , 2 , m )与矩阵 B=( 1 , 2 , m )等价 解析:解析:因为 1

18、 , 2 , m 线性无关,所以向量组 1 , 2 , m 的秩为 m,向量组 1 , 2 , m 线性无关的充分必要条件是其秩为 m,所以选(D)7.设 1 , 2 , 3 线性无关, 1 可由 1 , 2 , 3 线性表示, 2 不可由 1 , 2 , 3 线性表示,对任意的常数 k 有( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , 3 ,k 1 + 2 线性无关 B. 1 , 2 , 3 ,k 1 + 2 线性相关C. 1 , 2 , 3 , 1 +k 2 线性无关D. 1 , 2 , 3 , 1 +k 2 线性相关解析:解析:因为 1 可由 1 , 2 , 3 线性表示, 2 不可由 1

19、 , 2 , 3 线性表示,所以 k 1 + 2 一定不可以由向量组 1 , 2 , 3 线性表示,所以 1 , 2 , 3 ,k 1 + 2 线性无关,选(A)8.设 n 阶矩阵 A=( 1 , 2 , n ),B=( 1 , 2 , n ),AB=( 1 , 2 , n ),记向量组(I): 1 , 2 , n ;(): 1 , 2 , n ;(): 1 , 2 , s ,若向量组()线性相关,则( )(分数:2.00)A.(I),(II)都线性相关B.(I)线性相关C.(II)线性相关D.(I),()至少有一个线性相关 解析:解析:若 1 , 2 , n 线性无关, 1 , 2 , n

20、线性无关,则 r(A)=n,r(B)=n,于是 r(AB)=n因为 1 , 2 , n 线性相关,所以 r(AB)=r( 1 , 2 , n )n,故 1 , 2 , n 与 1 , 2 , n 至少有一个线性相关,选(D)9.设向量组(I): 1 , 2 , s 的秩为 r 1 ,向量组(II): 1 , 2 , n 的秩为 r 2 ,且向量组(II)可由向量组(I)线性表示,则( )(分数:2.00)A. 1 + 1 , 2 + 2 , s + s 的秩为 r 1 +r 2B.向量组 1 一 1 , 2 一 2 , s 一 s 的秩为 r 1 一 r 2C.向量组 1 , 2 , s ,

21、1 , 2 , s 的秩为 r 1 +r 2D.向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 1 解析:解析:因为向量组 1 , 2 , s 可由向量组 1 , 2 , s 线性表示,所以向量组 1 , 2 , s 与向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 等价,选(D)10.向量组 1 , 2 , s 线性无关的充要条件是( )(分数:2.00)A. 1 , 2 , s 都不是零向量B. 1 , 2 , s 中任意两个向量不成比例C. 1 , 2 , s 中任一向量都不可由其余向量线性表示 D. 1 , 2 , s 中有一个部分向量组线性无关解析:解析:若向量组

22、 1 , 2 , s 线性无关,则其中任一向量都不可由其余向量线性表示,反之,若 1 , 2 , s 中任一向量都不可由其余向量线性表示,则 1 , 2 , s 一定线性无关,因为若 1 , 2 , s 线性相关,则其中至少有一个向量可由其余向量线性表示,故选(C)11.设 A 为 n 阶矩阵,且|A|=0,则 A( )(分数:2.00)A.必有一列元素全为零B.必有两行元素对应成比例C.必有一列是其余列向量的线性组合 D.任一列都是其余列向量的线性组合解析:解析:因为|A|=0,所以 r(A)n,从而 A 的 n 个列向量线性相关,于是其列向量中至少有一个向量可由其余向量线性表示,选(C)二

23、、填空题(总题数:4,分数:8.00)12.设 A=( 1 , 2 , 3 , 4 )为 4 阶方阵,且 AX=0 的通解为 X=k(1,1,2,一 3) T ,则 2 由 1 , 3 , 4 表示的表达式为 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案: 2 = 1 2 3 +3 4)解析:解析:因为(1,1,2,一 3) T 为 AX=0 的解, 所以 1 + 2 +2 3 3 4 =0,故 2 = 1 2 3 +3 4 13.设向量组 1 , 2 , 3 线性无关,且 1 +a 2 +4 3 ,2 1 + 2 一 3 , 2 + 3 线性相关,则 a= 1(分数:2.00)填

24、空项 1:_ (正确答案:正确答案:5)解析:解析:( 1 +a 2 +4 3 ,2 1 + 2 一 3 , 2 + 3 )=( 1 , 2 , 3 ) 因为 1 , 2 , 3 线性无关,而 1 +a 2 +4 3 ,2 1 + 2 一 3 , 2 + 3 线性相关,所以 14.设 = (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:4)填空项 1:_ (正确答案:13)解析:解析:因为 , 正交,所以15.设 = (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:*)解析:解析:令过渡矩阵为 Q,则(e 1 ,e 2 ,e 3 )=( 1 , 2 , 3 )Q, Q=( 1

25、, 2 , 3 ) 1 (e 1 ,e 2 ,e 3 ) 三、解答题(总题数:14,分数:28.00)16.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。(分数:2.00)_解析:17.设向量组 1 , 2 , 3 线性无关,证明: 1 + 2 + 3 , 1 +2 2 +3 3 , 1 +4 2 +9 3 线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:令 k 1 ( 1 + 2 + 3 )+k 2 ( 1 +2 2 +3 3 )+k 3 ( 1 +4 2 +9 3 )=0,即 (k 1 +k 2 +k 3 ) 1 +(k 1 +2k 2 +4k 3 ) 2 +(k 1 +3k 2 +9k

26、 3 ) 3 =0, 由克拉默法则得 k 1 =k 2 =k 3 =0, )解析:18.设 1 , m , 为 m+1 维向量,= 1 + m (m1)证明:若 1 , m 线性无关,则 一 1 , m 线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:令 k 1 ( 1 )+k( 一 m )=0,即 k 1 ( 2 + 3 , m )+k m ( 1 , 2 , m1 )=0 或 (k 2 +k 3 ,k m ) 1 +(k 1 ,k 2 ,k m ) 2 +(k 1 ,k 2 ,k m1 ) m =0, )解析:19.设 1 , 2 , n (n2)线性无关,证明:当且仅当 n 为奇数时,

27、 1 + 2 , 2 + 3 , n + 1 线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:设有 x 1 ,x 2 ,x n ,使 x 1 ( 1 + 2 )+x 2 ( 2 + 3 )+x n ( n + 1 )=0,即 (x 1 +x n ) 1 +(x 1 +x 2 ) 2 +(x n1 +x n ) n =0, 因为 1 , 2 , n 线性无关,所以有 )解析:20.设 A 为 n 阶矩阵, 1 , 2 , 3 为 n 维列向量,其中 1 0,且 A 1 = 1 ,A 1 = 1 + 2 ,A 3 = 2 + 3 ,证明: 1 , 2 , 3 线性无关(分数:2.00)_正确答案

28、:(正确答案:由 A 1 = 1 得(AE) 1 =0; 由 A 2 = 1 + 2 得(AE) 2 = 1 ;由 A 3 = 1 + 3 得(AE) 3 = 2 , 令 k 1 1 +k 2 2 +k 3 3 =0, (1) (1)两边左乘 AE 得 k 2 1 +k 3 2 =0, (2) (2)两边左乘 AE 得 k 3 1 =0,因为 1 0,所以 k 3 =0,代入(2)、(1)得 k 1 =0,k 2 = 0,故 1 , 2 , 3 线性无关)解析:21.证明:若一个向量组中有一个部分向量组线性相关,则该向量组一定线性相关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:设 1 , n 为

29、一个向量组,且 1 , r (rn)线性相关,则存在不全为零的常数 k 1 ,k r ,使得 k 1 1 +k r r =0,于是 k 1 1 +k r r +0 r+1 +0 n =0,因为 k 1 ,k r ,0,0 不全为零,所以 1 , n 线性相关)解析:22.n 维列向量组 1 , n1 线性无关,且与非零向量 正交证明: 1 , n1 ,线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:令 k 0 +k 1 1 +k n1 n1 =0,由 1 , n1 与非零向量 正交及(,k 0 +k 1 1 +k n1 n1 )=0 得 k 0 (,)=0,因为 为非零向量,所以(,)=|

30、2 0,于是 k 0 =0,故 k 1 1 +k n1 n1 =0,由 1 , n1 线性无关得 k 1 =k n1 =0,于是 1 , n1 , 线性无关)解析:23.设向量组 1 , n 为两两正交的非零向量组,证明: 1 , n 线性无关,举例说明逆命题不成立(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:令 k 1 1 +k n n =0,由 1 , n 两两正交及(k 1 1 +k n n )=0,得 k 1 ( 1 , 2 )=0,而( 1 , 2 )=| 1 |0,于是 k 1 =0,同理可证 k 1 =k n1 =0, 故 1 , n 线性无关令 1 = )解析:24.设 A 为 n

31、m 矩阵,B 为 mn 矩阵(mn),且 AB=E证明:B 的列向量组线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:首先 r(B)minm,n=n,由 AB=E 得 r(AB)=n,而 r(AB)r(B),所以 r(B)n,从而 r(B)=n,于是 B 的列向量组线性无关)解析:25.设 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性无关,而向量组 1 , 2 , m , 线性相关证明:向量 可由向量组 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性表示(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为向量组 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性无关,所以向量组 1 , 2 ,

32、 m 也线性无关,又向量组 1 , 2 , m , 线性相关,所以向量 可由向量组 1 , 2 , m 线性表示,从而 可由向量组 1 , 2 , m , 1 , 2 , n 线性表示)解析:26.设向量组 1 = (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:向量组 1 , 2 , 3 线性相关的充分必要条件是| 1 , 2 , 3 |=0,而| 1 , 2 , 3 |= )解析:27.设 1 , 2 , n 为 n 个线性无关的 n 维列向量,且与向量 正交证明:向量 为零向量(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:令 A= )解析:28.设三维向量空间的两组基 1 = ,向量 在基 1 ,

33、 2 , 3 下的坐标为 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: )解析:29.设三维向量空间 R 中的向量 在基 1 =(1,2,1) T , 2 =(0,1,1) T , 3 =(3,2,1) T 下的坐标为(x 1 ,x 2 ,x 3 ) T ,在基 1 , 2 , 3 下的坐标为(y 1 ,y 2 ,y 3 ) T ,且 y 1 =x 1 一 x 2 一 x 3 ,y 2 =一 x 1 +x 2 ,y 3 =x 1 +2x 3 ,求从基 1 , 2 , 3 到基 1 , 2 , 3 的过渡矩阵(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 =( 1 , 2 , 3 )X,=( 1 , 2 , 3 )Y,由 y 1 =x 1 x 2 x 3 ,y 2 =一 x 1 +x 2 ,y 3 = )解析:

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