1、考研数学三(线性代数)模拟试卷 125及答案解析(总分:64.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:6,分数:12.00)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.设 A是 mn阶矩阵,下列命题正确的是( )(分数:2.00)A.若方程组 AX=0只有零解,则方程组 AX=b有唯一解B.若方程组 AX=0有非零解,则方程组 AX=b有无穷多个解C.若方程组 AX=b无解,则方程组 AX=0一定有非零解D.若方程组 AX=b有无穷多个解,则方程组 AX=0一定有非零解3.设 A是 mn阶矩阵,则下列命题正确的是( )(分数:2.00)A.若
2、mB.若 mn,则方程组 AX=b一定有唯一解C.若 r(A)=n,则方程组 AX=b一定有唯一解D.若 f(A)=m,则方程组 AX=b一定有解4.设 1 , 2 , 3 , 4 为四维非零列向量组,令 A=( 1 , 2 , 3 , 4 ),AX=0 的通解为 X=k(0,一 1,3,0) * ,则 A * X=0的基础解系为( )(分数:2.00)A. 1 , 3B. 2 , 3 , 4C. 1 , 2 , 4D. 3 , 45.设向量组 1 , 2 , 4 为方程组 AX=0的一个基础解系,下列向量组中也是方程组 AX=0的基础解系的是( )(分数:2.00)A. 1 + 2 , 2
3、-+ 3 , 3 一 1B. 1 + 2 , 2 + 3 , 1 +2 2 + 3C. 1 +2 2 ,2 2 +3 3 ,3 3 + 1D. 1 + 2 + 3 ,2 1 3 2 +22 3 ,3 1 +5 2 5 36.设 1 , 2 为齐次线性方程组 AX=0的基础解系, 1 , 2 为非齐次线性方程组 AX=b的两个不同解,则方程组 AX=b的通解为( ) (分数:2.00)A.B.C.D.二、填空题(总题数:8,分数:16.00)7.设 (分数:2.00)填空项 1:_8.设 A为 n阶矩阵,A 的各行元素之和为 0且 r(A)=n一 1,则方程组 AX=0的通解为 1(分数:2.0
4、0)填空项 1:_9.设 A为 n阶矩阵,且|A|=0,A ki 0,则 AX=0的通解为 1(分数:2.00)填空项 1:_10.设 1 , s 是非齐次线性方程组 AX=b的一组解,则 k 1 1 +k s s 为方程组 AX=b的解的充分必要条件是 1(分数:2.00)填空项 1:_11.设 B0 为三阶矩阵,且矩阵 B的每个列向量为方程组 (分数:2.00)填空项 1:_12.设 1 , 2 , s 是四元非齐次线性方程组 AX=b的三个解向量,r(A)=3,且 1 + 2 = (分数:2.00)填空项 1:_13.设方程组 (分数:2.00)填空项 1:_14.设方程组 (分数:2.
5、00)填空项 1:_三、解答题(总题数:16,分数:36.00)15.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。_16.求方程组 (分数:2.00)_17.参数 a取何值时,线性方程组 (分数:2.00)_18.设 (分数:2.00)_19.求极大线性无关组,并把其余向量用极大线性无关组线性表出 (分数:2.00)_20.设 1 , 2 , 3 为四维列向量组, 1 , 2 线性无关, 3 =3 1 +2 2 ,A=( 1 , 2 , 3 ),求 AX=0的一个基础解系(分数:2.00)_设 A是 34阶矩阵且 r(A)=l,设(1,一 2,1,2) T ,(1,0,5,2) T ,(一
6、1,2,0,1) T ,(2,一4,3,a+1) T 皆为 AX=0的解(分数:4.00)(1).求常数 a;(分数:2.00)_(2).求方程组 AX=0的通解(分数:2.00)_21.设 A=( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ),其中 1 , 3 , 5 线性无关,且 2 =3 1 一 3 一 5 , 4 =2 1 + 3 +6 5 ,求方程组 AX=0的通解(分数:2.00)_22.四元非齐次线性方程组 AX=b有三个解向量 1 , 2 , 3 且 r(A)=3,设 (分数:2.00)_23.A nn =( 1 , 2 , n ),B nn =( 1 + 2 , 2 + 3 , n
7、 + 1 ),当 r(A)=n时,方程组 BX=0是否有非零解?(分数:2.00)_24.设 (分数:2.00)_设 n阶矩阵 A=( 1 , 2 , n )的前 n一 1个列向量线性相关,后 n一 1个列向量线性无关,且 1 +2 2 +(n一 1) n-1 1=0,b= 1 + 2 + n (分数:4.00)(1).证明方程组 AX=b有无穷多个解;(分数:2.00)_(2).求方程组 AX=b的通解(分数:2.00)_25.设 (分数:2.00)_26.就 a,b 的不同取值,讨论方程组 (分数:2.00)_设 (分数:4.00)(1).若 a i a j (ij),求 A T X=b的
8、解;(分数:2.00)_(2).若 a 1 =a 3 =a0,a 2 =a 4 =一 a,求 A T X=b的通解(分数:2.00)_27.设向量组 1 , 2 , s 为齐次线性方程组 AX=0的一个基础解系,A0证明:齐次线性方程组 BY=0只有零解,其中 B=(,+ 1 ,+ s )(分数:2.00)_考研数学三(线性代数)模拟试卷 125答案解析(总分:64.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:6,分数:12.00)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.设 A是 mn阶矩阵,下列命题正确的是( )(分数:2.00)A.若
9、方程组 AX=0只有零解,则方程组 AX=b有唯一解B.若方程组 AX=0有非零解,则方程组 AX=b有无穷多个解C.若方程组 AX=b无解,则方程组 AX=0一定有非零解D.若方程组 AX=b有无穷多个解,则方程组 AX=0一定有非零解 解析:解析:方程组 只有零解,而 无解,故(A)不对; 方程组 有非零解,而 无解,故(B)不对; 方程组 无解,但 只有零解,故(C)不对; 若 AX=b有无穷多个解,则 3.设 A是 mn阶矩阵,则下列命题正确的是( )(分数:2.00)A.若 mB.若 mn,则方程组 AX=b一定有唯一解C.若 r(A)=n,则方程组 AX=b一定有唯一解D.若 f(
10、A)=m,则方程组 AX=b一定有解 解析:解析:因为若 r(A)=m(即 A为行满秩矩阵),则 于是4.设 1 , 2 , 3 , 4 为四维非零列向量组,令 A=( 1 , 2 , 3 , 4 ),AX=0 的通解为 X=k(0,一 1,3,0) * ,则 A * X=0的基础解系为( )(分数:2.00)A. 1 , 3B. 2 , 3 , 4C. 1 , 2 , 4 D. 3 , 4解析:解析:因为 AX=0的基础解系只含一个线性无关的解向量, 所以 r(A)=3,于是 r(A * )=1 因为 A * A=|A|E=O,所以 1 , 2 , 3 , 4 为 A * X=0的一组解,
11、又因为一 2 +3 3 =0,所以 2 , 3 线性相关,从而 1 , 2 , 4 线性无关,即为 A * X=0的一个基础解系,选(C)5.设向量组 1 , 2 , 4 为方程组 AX=0的一个基础解系,下列向量组中也是方程组 AX=0的基础解系的是( )(分数:2.00)A. 1 + 2 , 2 -+ 3 , 3 一 1B. 1 + 2 , 2 + 3 , 1 +2 2 + 3C. 1 +2 2 ,2 2 +3 3 ,3 3 + 1 D. 1 + 2 + 3 ,2 1 3 2 +22 3 ,3 1 +5 2 5 3解析:解析:根据齐次线性方程组解的结构,四个向量组皆为方程组 AX=0的解向
12、量组,容易验证四组中只有(C)组线性无关,选(C)6.设 1 , 2 为齐次线性方程组 AX=0的基础解系, 1 , 2 为非齐次线性方程组 AX=b的两个不同解,则方程组 AX=b的通解为( ) (分数:2.00)A.B.C.D. 解析:解析:选(D),因为 1 , 1 + 2 为方程组 AX=0的两个线性无关解,也是基础解系,而 二、填空题(总题数:8,分数:16.00)7.设 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:因为 AX=0有非零解,所以|A|=0, 而 且a* )=1 因为 A * A=|A|E=0,所以 A的列向量组为 A * X=0的解, 故 A * X=0的
13、通解为 )解析:8.设 A为 n阶矩阵,A 的各行元素之和为 0且 r(A)=n一 1,则方程组 AX=0的通解为 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:因为 A的各行元素之和为零,所以 又因为r(A)=n一 1,所以 为方程组 AX=0的基础解系,从而通解为 )解析:9.设 A为 n阶矩阵,且|A|=0,A ki 0,则 AX=0的通解为 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:因为|A|=0,所以 r(A) ki0,所以 r(A*)1,从而 r(A)=n一 1,AX=0 的基础解系含有一个线性无关的解向量,又 AA*=|A|E=O,所以 A*的列向量为
14、方程组 AX=0的解向量,故 AX=0的通解为 C(Ak1,A k2,A ki,A kn)T(C为任意常数))解析:10.设 1 , s 是非齐次线性方程组 AX=b的一组解,则 k 1 1 +k s s 为方程组 AX=b的解的充分必要条件是 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:k 1 +k 2 +k s =1显然 k 1 1 +k 2 2 +k s s 为方程组 AX=b的解的充分必要条件是 A(k 1 1 +k 2 2 +k s s )=b,因为 A 1 =A 2 =A s =b,所以(k 1 +k 2 +k s )b=b,注意到 b0,所以 k 1 +k 2 +k
15、 s =1,即 k 1 1 +k 2 2 +k s s 为方程组 AX=b的解的充分必要条件是 k 1 +k 2 +k s =1)解析:11.设 B0 为三阶矩阵,且矩阵 B的每个列向量为方程组 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:令 )解析:12.设 1 , 2 , s 是四元非齐次线性方程组 AX=b的三个解向量,r(A)=3,且 1 + 2 = (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:因为 r(A)=3,所以方程组 AX=b的通解为k+,其中 = 3 一 1 =( 2 + 3 )一( 1 + 2 )= = ( 2 + 3 )= 于是方程组的通解为 )解
16、析:13.设方程组 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:因为方程组无解,所以 于是 r(A)2 =0,得a=一 1或 a=3当 a=3时,因为 所以方程组有无穷多个解; 当 a=一 1时, 因为 )解析:14.设方程组 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案: 因为原方程组有解,所以 )解析:三、解答题(总题数:16,分数:36.00)15.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。_解析:16.求方程组 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: 方法一 原方程组的同解方程组为 或者 故原方程组的通解为方法二 原方程组的基础解系为 故通解为 )解析:1
17、7.参数 a取何值时,线性方程组 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: 若 a=1,则 原方程组的通解为 X=k(一 1,0,1) T +(2,一 1,0)(k为任意常数); 若 a1,则 当 a=2时,方程组无解; 当 a=一 2时, )解析:18.设 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: 因为 A有两行不成比例,所以 r(A)2,又原方程组有三个线性无关解,所以 4一 r(A)+1=3,即 r(A)=2,于是原方程组的通解为 )解析:19.求极大线性无关组,并把其余向量用极大线性无关组线性表出 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: )解析:20.设 1 , 2 , 3 为
18、四维列向量组, 1 , 2 线性无关, 3 =3 1 +2 2 ,A=( 1 , 2 , 3 ),求 AX=0的一个基础解系(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:方法一 AX=0 x 1 1 +x 2 2 +x 3 3 =0,由 3 =3 1 +2 2 可得(x 1 +3x 3 ) 1 +(x 1 +2x 3 ) 2 =0,因为 1 , 2 线性无关,因此 的一个基础解系为 方法二 由 r(A)=2可知 AX=0的基础解系含有一个线性无关的解向量,而 3 1 +2 2 一 3 =0, 因此 )解析:设 A是 34阶矩阵且 r(A)=l,设(1,一 2,1,2) T ,(1,0,5,2) T
19、 ,(一 1,2,0,1) T ,(2,一4,3,a+1) T 皆为 AX=0的解(分数:4.00)(1).求常数 a;(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 r(A)=1,所以方程组 AX=0的基础解系含有三个线性无关的解向量,故(1,一 2,1,2) T ,(1,0,5,2) T ,(一 1,2,0,1) T ,(2,一 4,3,a+1) T 线性相关,即 )解析:(2).求方程组 AX=0的通解(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为(1,一 2,1,2) T ,(1,0,5,2) T ,(一 1,2,0,1) T 线性无关,所以方程组 AX=0的通解为 X=k 1 (1,
20、一 2,1,2) T +k 2 (1,0,5,2) T +k 3 (一 1,2,0,1) T (k 1 ,k 2 ,k 3 为任意常数)解析:21.设 A=( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ),其中 1 , 3 , 5 线性无关,且 2 =3 1 一 3 一 5 , 4 =2 1 + 3 +6 5 ,求方程组 AX=0的通解(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 1 , 3 , 5 线性无关,又 2 , 4 可由 1 , 3 , 5 线性表示,所以 r(A)=3,齐次线性方程组 AX=0的基础解系含有两个线性无关的解向量 由 2 =3 1 一 3 一 5 , 4 =2 1 + 3
21、 +6 5 得方程组 AX=0的两个解为 1 =(3,一 1,一 1,0,一 1) T , 2 =(2,0,1,一 1,6) T 故 AX=0的通解为 k 1 (3,一 1,一 1,0,一 1) T +k 2 (2,0,1,一1,6) T (k 1 ,k 2 为任意常数)解析:22.四元非齐次线性方程组 AX=b有三个解向量 1 , 2 , 3 且 r(A)=3,设 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 r(A)=3,所以方程组 AX=b的通解形式为 k+,其中 为 AX=0的一个基础解系,n 为方程组 AX=b的特解,根据方程组解的结构的性质, 所以方程组 AXb的通解为 )解析:
22、23.A nn =( 1 , 2 , n ),B nn =( 1 + 2 , 2 + 3 , n + 1 ),当 r(A)=n时,方程组 BX=0是否有非零解?(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:方法一 当 n为奇数时,|B|0,方程组 BX=0只有零解; 当 n为偶数时,|B|=0,方程组 BX=0有非零解 方法二 BX=0 x 1 ( 1 + 2 )+x 2 ( 2 + 3 )+x n ( n + 1 )=0 (x 1 +x n ) 1 +(x 1 +x 2 ) 2 +(x n-1 +x n ) n =0, 因为 1 , 2 , n 线性无关, 所以 )解析:24.设 (分数:2.0
23、0)_正确答案:(正确答案:令 x 1 1 +x 2 2 +x 3 3 +x 4 4 = (*) (1)当 a=一 1,b0时,因为 )解析:设 n阶矩阵 A=( 1 , 2 , n )的前 n一 1个列向量线性相关,后 n一 1个列向量线性无关,且 1 +2 2 +(n一 1) n-1 1=0,b= 1 + 2 + n (分数:4.00)(1).证明方程组 AX=b有无穷多个解;(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 r(A)=n一 1,又 b= 1 + 2 + n ,所以 即 )解析:(2).求方程组 AX=b的通解(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因为 1 +2 2 +(
24、n一 1) n-1 =0,所以 1 +2 2 +(n一 1) n+1 +0 n =0,即齐次线性方程组 AX=0有基础解系 =(1,2,n=1,0) T , 又因为 b= 1 + 2 + n ,所以方程组 AX=b有特解 =(1,1,1) T , 故方程组 AX=b的通解为 k+=k(1,2,n 一 1,0) T +(1,1,1) T (k为任意常数)解析:25.设 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: 因为 r(A)=2,所以 t=1,方程组的通解为 )解析:26.就 a,b 的不同取值,讨论方程组 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案: (1)当 a0,ab 时,方程组有唯一解,
25、唯一解为 (2)当 a=0时,因为 所以方程组无解; (3)当 a=b0 时, 方程组有无穷多个解,通解为 )解析:设 (分数:4.00)(1).若 a i a j (ij),求 A T X=b的解;(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:D=|A T |=(a 4 一 a 1 )(a 4 一 a 2 )(a 4 一 a 3 )(a 3 一 a 1 )(a 3 一 a 2 )(a 2 一 a 1 ), 若 a i a j (ij),则 D0,方程组有唯一解,又 D 1 =D 2 =D 3 =0,D 4 =D,所以方程组的唯一解为 X=(0,0,0,1) T ;)解析:(2).若 a 1 =a 3 =a0,a 2 =a 4 =一 a,求 A T X=b的通解(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:当 a 1 =a 3 =a0,a 2 =a 4 =一 a时, )解析:27.设向量组 1 , 2 , s 为齐次线性方程组 AX=0的一个基础解系,A0证明:齐次线性方程组 BY=0只有零解,其中 B=(,+ 1 ,+ s )(分数:2.00)_正确答案:(正确答案: 1 , 2 , s 线性无关,因为 A0,所以 ,+ 1 ,+ s 线性无关, 故方程组 BY=0只有零解)解析: