例3.3:线性相关题里的“贡献新方向”

原题

设是个维向量,下列论断正确的是( )。

(A) 若不能由线性表示,则向量组线性无关。

(B) 已知存在不全为零的数,使得,则不能由线性表示。

(C) 若线性相关,则任一向量均可由其余向量线性表示。

(D) 若线性相关,不能由线性表示,则线性相关。

解析

设,不能由前面向量线性表示,就是,几何上,这说明给前面已经张成的空间贡献了一个新方向。

逐项看:

(A) 错。贡献新方向,只能说明冗余不来自,但前面的可能本来就相关。例如,不能由表示,但线性相关。

(B) 错。给出的式子只说明前个向量内部已经线性相关,不能判断是否落在它们的张成空间里。例如,前两个相关,但当然可以由它们表示。

(C) 错。线性相关只保证至少有一个向量多余,不保证每个向量都多余。例如线性相关,但不能由和表示。

(D) 对。因为整个向量组线性相关,所以存在不全为零的,使,若,则可解出,这与不能由前面向量表示矛盾。因此。

于是,且不全为零,所以前个向量线性相关。

答案是

我疑惑的地方

这里最容易错在把“贡献新方向”误读成“整个向量组无冗余”。其实它只排除了是冗余来源,不能排除前面的向量已经冗余。

下次遇到怎么办

  • 看到“不能由前面线性表示”,翻译成“不在前面张成空间里”。
  • 看到“线性相关”,翻译成“至少有一个向量没有贡献新方向”。
  • 如果最后一个向量确实贡献新方向,而整体仍相关,那么冗余只能来自前面。

更高层次的见解

线性相关/无关题的核心不是背定义,而是追踪“谁真正增加了张成空间的维数”。这道题的判断口令是:

只说明不多余,不说明前面没冗余。

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