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    【考研类试卷】考研数学二(线性代数)-试卷19及答案解析.doc

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    【考研类试卷】考研数学二(线性代数)-试卷19及答案解析.doc

    1、考研数学二(线性代数)-试卷 19 及答案解析(总分:62.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:10,分数:20.00)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.设向量组(I) 1 , 2 , s 线性无关,(II) 1 , 2 , s 线性无关,且 i (i=1,2,s)不能由(II) 1 , 2 , s 线性表出, i (i=1,2,t)不能由(I) 1 , 2 , s 线性表出,则向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s ( )(分数:2.00)A.必线性相关B.必线性无关C.可能线性相关,也可能线性无关D.以上都不对3.

    2、已知 n 维向量的向量组 1 , 2 , s 线性无关,则向量组 “ 1 ,“ 2 ,“ s 可能线性相关的是 ( )(分数:2.00)A.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量加到第 2 个分量得到的向量B.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量改变成其相反数的向量C.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量改为 0 的向量D.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第 n 个分量后再增添一个分量的向量4.设 (分数:2.00)A.存在 a ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性无关

    3、B.不存在 a ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性相关C.存在 b ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性无关D.不存在 b ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性相关5.A 是 mn 矩阵,r(A)=rminm,n),则 A 中必 ( )(分数:2.00)A.没有等于零的 r 一 1 阶子式,至少有一个 r 阶子式不为零B.有不等于零的 r 阶子式,所有 r+1 阶子式全为零C.有等于零的 r 一阶子式,没有不等于零的 r+1 阶子式D.任何 r 阶子式不等于零,任何 r+1 阶子式全为零6.向量组(I) 1 , 2 , s ,

    4、其秩为 r 1 ,向量组(II) 1 , 2 , s 其秩为 r 2 ,且 i ,i=1,2,s 均可由向量组(I) 1 , 2 , s 线性表出,则必有 ( )(分数:2.00)A. 1 + 1 , 2 + 2 , s + s 的秩为 r 1 +r 2B. 1 一 1 , 2 一 2 , s 一 s 的秩为 r 1 一 r 2C. 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 1 +r 2D. 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 17.已知 r(A)=r 1 ,且方程组 AX=a 有解,r(B)=r 2 ,且 BY= 无解,设 A= 1 , 2 , n ,B=

    5、1 , 2 , n ,且 r( 1 , 2 , n , 1 , 2 , n ,)=r,则 ( )(分数:2.00)A.r=r 1 +r 2B.rr 1 +r 2C.r=r 1 +r 2 +1D.rr 1 +r 2 +18.已知向量组 1 , 2 , 3 , 4 线性无关,则向量组 2 1 + 3 + 4 , 2 一 4 , 3 + 4 , 2 + 3 ,2 1 + 2 + 3 的秩是 ( )(分数:2.00)A.1B.2C.3D.49.设 n 阶(n3)矩阵,A= (分数:2.00)A.1B.C.一 1D.10.设 xOy 平面上 n 个不同的点为 M i (x i ,y i ),i=1,2,

    6、n(n3),记 (分数:2.00)A.1B.2C.3D.4二、填空题(总题数:6,分数:12.00)11.已知三维向量组 1 , 2 , 3 线性无关,则向量组 1 一 2 , 2 一 k 3 , 3 一 1 也线性无关的充要条件是 k 1(分数:2.00)填空项 1:_12.设 n 维向量 1 , 2 , 3 满足 2 1 一 2 +3 3 =0,对于任意的 n 维向量 ,向量组 l 1 1 ,l 2 + 2 ,l 3 + 3 都线性相关,则参数 l 1 ,l 2 ,l 3 应满足关系 1(分数:2.00)填空项 1:_13.已知 r( 1 , 2 , s )=r,则 r( 1 , 1 +

    7、2 , 1 + 2 + s )= 1(分数:2.00)填空项 1:_14.A= (分数:2.00)填空项 1:_15.设 A 是 5 阶方阵,且 A 2 =O,则 r(A * )= 1(分数:2.00)填空项 1:_16.设 A mn ,B nn ,C nm ,其中 AB=A,BC=O,r(A)=n,则CAB= 1(分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:15,分数:30.00)17.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)_18.已知 1 , 2 , s 线性无关, 可由 1 , 2 , s 线性表出,且表示式的系数全不为零,证明: 1 , 2 , s ,

    8、中任意 5 个向量线性无关(分数:2.00)_19.已知向量组 1 , 2 , s+1 (s1)线性无关, i = i +t i+1 ,i=1,2,s证明:向量组 1 , 2 , s 线性无关(分数:2.00)_20.设 A 是 33 矩阵, 1 , 2 , 3 是三维列向量,且线性无关,已知 A 1 = 2 + 3 ,A 2 = 1 + 3 ,A 3 = 1 + 2 (1)证明:A 1 ,A 2 ,A 3 线性无关;(2)求A(分数:2.00)_21.已知 A 是 n 阶矩阵, 1 , 2 , s 是 n 维线性无关向量组,若 A 1 ,A 2 ,A s 线性相关,证明:A 不可逆(分数:2

    9、.00)_22.设 A 是 mn 矩阵,证明:存在非零的 ns 矩阵 B,使得 AB=O 的充要条件是 r(A)n(分数:2.00)_23.设 n 阶矩阵 A 的秩为 1,试证: (1)A 可以表示成 n1 矩阵和 1n 矩阵的乘积; (2)存在常数 ,使得 A k = k 一 1 A(分数:2.00)_24.设 A 是 nn 矩阵,对任何 n 维列向量 X 都有 AX=0,证明:A=O(分数:2.00)_25.向量组 1 , 2 , t 可由向量组 1 , 2 , s 线性表出,设表出关系为 1 , 2 , t = 1 , 2 , s (分数:2.00)_26.设 A 是 sn 矩阵,B 是

    10、 A 的前 m 行构成的 mb 矩阵,已知 A 的行向量组的秩为 r,证明: r(a)r+m一 s(分数:2.00)_27.设 A 是 mn 阶实矩阵,证明:(1)r(A T A)=r(A);(2)A T AX=A T b 一定有解(分数:2.00)_28.设线性方程组 (分数:2.00)_29.已知四元二个方程的齐次线性方程组的通解为 X=k 1 1,0,2,3 T +k 2 0,1,一 l,1 T ,求原方程组(分数:2.00)_30.已知齐次线性方程组(I)的基础解系为 1 =1,0,1,1 T , 2 =2,1,0,一 1 T , 3 =0,2,1,一 1 T , 添加两个方程 (分数

    11、:2.00)_31.已知线性方程组(I) (分数:2.00)_考研数学二(线性代数)-试卷 19 答案解析(总分:62.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:10,分数:20.00)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.设向量组(I) 1 , 2 , s 线性无关,(II) 1 , 2 , s 线性无关,且 i (i=1,2,s)不能由(II) 1 , 2 , s 线性表出, i (i=1,2,t)不能由(I) 1 , 2 , s 线性表出,则向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s ( )(分数:2.00)A.必线性相

    12、关B.必线性无关C.可能线性相关,也可能线性无关 D.以上都不对解析:解析:只要对两种情况举出例子即可 取 1 = 线性无关,且显然不能相互线性表出,但四个三维向量必定线性相关; 取 1 = 3.已知 n 维向量的向量组 1 , 2 , s 线性无关,则向量组 “ 1 ,“ 2 ,“ s 可能线性相关的是 ( )(分数:2.00)A.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量加到第 2 个分量得到的向量B.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量改变成其相反数的向量C.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第一个分量改为 0 的向量

    13、 D.“ s (i=1,2,s)是 s (i=1,2,s)中第 n 个分量后再增添一个分量的向量解析:解析:将一个分量均变为 0,相当于减少一个分量,此时新向量组可能变为线性相关(A),(B)属初等(行)变换不改变矩阵的秩,并未改变列向量组的线性无关性,(D)增加向量分量也不改变线性无关性4.设 (分数:2.00)A.存在 a ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性无关B.不存在 a ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性相关C.存在 b ij (i,j=1,2,3)使得 1 , 2 , 3 线性无关 D.不存在 b ij (i,j=1,2,3)使得 1

    14、 , 2 , 3 线性相关解析:解析:由 1 , 2 , 3 , 4 = 5.A 是 mn 矩阵,r(A)=rminm,n),则 A 中必 ( )(分数:2.00)A.没有等于零的 r 一 1 阶子式,至少有一个 r 阶子式不为零B.有不等于零的 r 阶子式,所有 r+1 阶子式全为零 C.有等于零的 r 一阶子式,没有不等于零的 r+1 阶子式D.任何 r 阶子式不等于零,任何 r+1 阶子式全为零解析:解析:由矩阵的秩的定义知,r(A)=r,r 是 A 中最大的不等于零的子行列式的阶数,故 A 中有不等于零的(至少一个)r 阶子式,而 r 阶以上子式都等于零,这只需所有 r+1 阶子式全为

    15、零即可,故选(B),而(A),(C),(D)均不成立,请读者自行说明理由6.向量组(I) 1 , 2 , s ,其秩为 r 1 ,向量组(II) 1 , 2 , s 其秩为 r 2 ,且 i ,i=1,2,s 均可由向量组(I) 1 , 2 , s 线性表出,则必有 ( )(分数:2.00)A. 1 + 1 , 2 + 2 , s + s 的秩为 r 1 +r 2B. 1 一 1 , 2 一 2 , s 一 s 的秩为 r 1 一 r 2C. 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 1 +r 2D. 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的秩为 r 1 解析:解析:设 1

    16、 , 2 , s 的极大线性无关组为 1 , 2 , r1 ,则 i (i=1,2,s)均可由 1 , 2 , r1 线性表出,又 i (一 1,2,s)可由(I)表出,即可由 1 , 2 , r1 线性表出,即 1 , 2 , r1 也是向量组 1 , 2 , s , 1 , 2 , s 的极大线性无关组,故 r( 1 , 2 , s , 1 , 2 , s )=r 1 ,其余选项可用反例否定7.已知 r(A)=r 1 ,且方程组 AX=a 有解,r(B)=r 2 ,且 BY= 无解,设 A= 1 , 2 , n ,B= 1 , 2 , n ,且 r( 1 , 2 , n , 1 , 2 ,

    17、 n ,)=r,则 ( )(分数:2.00)A.r=r 1 +r 2B.rr 1 +r 2C.r=r 1 +r 2 +1D.rr 1 +r 2 +1 解析:解析:由题设 r( 1 , 2 , n ,)=r 1 ,r( 1 , 2 , n ,)=r 2 +1, 故 r( 1 , 2 , n , 1 , 2 , n ,)r 1 +r 2 +18.已知向量组 1 , 2 , 3 , 4 线性无关,则向量组 2 1 + 3 + 4 , 2 一 4 , 3 + 4 , 2 + 3 ,2 1 + 2 + 3 的秩是 ( )(分数:2.00)A.1B.2C.3 D.4解析:解析:r(2 1 + 3 + 4

    18、, 2 一 4 , 3 + 4 , 2 + 3 ,2 1 + 2 + 3 ) r( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 )=3 1 , 2 , 3 , 4 , 5 = 1 , 2 , 3 , 4 r( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 )= 9.设 n 阶(n3)矩阵,A= (分数:2.00)A.1B. C.一 1D.解析:解析:因10.设 xOy 平面上 n 个不同的点为 M i (x i ,y i ),i=1,2,n(n3),记 (分数:2.00)A.1B.2 C.3D.4解析:解析:A= 二、填空题(总题数:6,分数:12.00)11.已知三维向量组 1 , 2 , 3 线性无关,则向

    19、量组 1 一 2 , 2 一 k 3 , 3 一 1 也线性无关的充要条件是 k 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:1)解析:解析: 1 一 2 , 2 一 k 3 , 3 一 1 = 1 , 2 , 3 因 1 , 2 , 3 线性无关,故 1 一 2 , 2 一 k 3 , 3 一 1 线性无关的充要条件是 12.设 n 维向量 1 , 2 , 3 满足 2 1 一 2 +3 3 =0,对于任意的 n 维向量 ,向量组 l 1 1 ,l 2 + 2 ,l 3 + 3 都线性相关,则参数 l 1 ,l 2 ,l 3 应满足关系 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正

    20、确答案:正确答案:2l 1 一 l 2 +3l 3 =0)解析:解析:因 l 1 + 1 ,l 2 + 2 ,l 3 + 3 线性相关甘存在不全为零的 k 1 ,k 2 ,k 3 ,使得 k 1 (l 1 + 1 )+k 2 (l 2 + 2 )+k 3 (l 3 + 3 )=0, 即 (k 1 l 1 +k 2 l 2 +k 3 l 3 )+k 1 1 +k 2 2 +k 3 3 =0 因 是任意向量, 1 , 2 , 3 满足 2 1 一 2 +3 3 =0,故令 2l 1 一 l 2 +3l 3 =0 时上式成立,故 l 1 ,l 2 ,l 3 应满足 2l 1 一 l 2 +3l 3

    21、=013.已知 r( 1 , 2 , s )=r,则 r( 1 , 1 + 2 , 1 + 2 + s )= 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:r)解析:解析:因向量组 1 , 2 , s 和向量组 1 , 1 + 2 , 1 + 2 + s 是等价向量组,等价向量组等秩,故 r( 1 , 1 + 2 , 1 + 2 + s )=r14.A= (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:1)解析:解析:15.设 A 是 5 阶方阵,且 A 2 =O,则 r(A * )= 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:0)解析:解析:因 A 2 =

    22、AA=O, r(A)+r(A)5, r(A)2, 从而 A * =O,r(A * )=016.设 A mn ,B nn ,C nm ,其中 AB=A,BC=O,r(A)=n,则CAB= 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:(一 1) n)解析:解析:因 AB=A,A(B 一 E)=O,r(A)=n故 B 一 E=O,B=E,且由 BC=O,得 C=O,故 CAB=E=(一 1) n 三、解答题(总题数:15,分数:30.00)17.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:18.已知 1 , 2 , s 线性无关, 可由 1 , 2 , s

    23、线性表出,且表示式的系数全不为零,证明: 1 , 2 , s , 中任意 5 个向量线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:用反证法设 1 , 2 , s , 中任意 s 个向量组 1 , 2 , i 一 1 , i+1 , s , 线性相关,则存在不全为零的 k 1 ,k 2 ,k i 一 1 ,k i+1 ,k s ,k 使得 k 1 1 +k i 一 1 i 一 1 +k i+1 i+1 +k s s +k=0 另一方面,由题设 =l 1 1 +l 2 2 +l i i +l s s , 其中 l i 0,i=1,2,s代入上式,得 (k 1 +kl 1 ) 1 +(k 2 +

    24、kl 2 ) 2 +(k i 一 1 +kl i 一 1 ) i 一 1 +lj i i +(k i+1 +kl i+1 ) i+1 +(k s +kl s ) s =0 因已知 1 , 2 , s 线性无关,从而由 kl i =0,l i 0,故 k=0,从而由式得 k 1 ,k 2 ,k i 一 1 ,k i+1 ,k s 均为 0,矛盾 故 1 , 2 , s , 中任意 s 个向量线性无关)解析:19.已知向量组 1 , 2 , s+1 (s1)线性无关, i = i +t i+1 ,i=1,2,s证明:向量组 1 , 2 , s 线性无关(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:设有

    25、数 k 1 ,k 2 ,k s ,使得 k 1 1 +k 2 2 +k s s =0 成立,即 k 1 ( 1 +t 2 )+k 2 ( 2 +t 3 )+k s ( s +t s+1 ) =k 1 1 +(k 1 t+k 2 ) 2 +(k 2 t+k 3 ) 3 +(k s 一 1 +k s ) s +k s t s+1 =0 因 1 , 2 , s+1 线性无关,故 )解析:20.设 A 是 33 矩阵, 1 , 2 , 3 是三维列向量,且线性无关,已知 A 1 = 2 + 3 ,A 2 = 1 + 3 ,A 3 = 1 + 2 (1)证明:A 1 ,A 2 ,A 3 线性无关;(2)

    26、求A(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:(1)A 1 ,A 2 ,A 3 = 2 + 3 , 1 + 3 , 1 + 2 = 1 , 2 , 3 =20,C 是可逆阵 (2)A 1 ,A 2 ,A 3 =A 1 , 2 , 3 = 1 , 2 , 3 两边取行列式,得A= )解析:21.已知 A 是 n 阶矩阵, 1 , 2 , s 是 n 维线性无关向量组,若 A 1 ,A 2 ,A s 线性相关,证明:A 不可逆(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因 A 1 ,A 2 ,A s 线性相关,故存在不全为零的数 k 1 ,k 2 ,k s ,使得 k 1 A 1 +k 2 A 2

    27、+k s A s =0, 即 A(k 1 1 +k 2 2 +k s s )=A=0 其中 =k 1 1 +k 2 2 +k s s 成立,因已知 1 , 2 , s 线性无关,对任意不全为零的 k 1 ,k 2 ,k s 有 =k 1 1 +k 2 2 +k s s 0, 而 A=0。 说明线性方程组 AX=0 有非零解,从而A=0,A 是不可逆矩阵)解析:22.设 A 是 mn 矩阵,证明:存在非零的 ns 矩阵 B,使得 AB=O 的充要条件是 r(A)n(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:充分性 r(A)n,AX=0 有非零解,将非零解 X 组成 B,则 BO,且有 AB=O 必

    28、要性若 AB=O,其中 BO,设 B= 1 , 2 , s ,则 A i =0,i=1,2,s其中 i ,i=1,2,s,不全为 0,即 AX=0 有非零解,故 r(A)n)解析:23.设 n 阶矩阵 A 的秩为 1,试证: (1)A 可以表示成 n1 矩阵和 1n 矩阵的乘积; (2)存在常数 ,使得 A k = k 一 1 A(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:(1)将 A 以列分块,则 r(A)=r( 1 , 2 , n )=1 表明列向量组 1 , 2 , n 的极大线性无关组有一个非零向量组成,设为 i = 1 , 2 , n T (0),其余列向量均可由 i 线性表出,设为

    29、j =b j i (j=1,2,n,j=i 时,取 b i =1),则 A= 1 , 2 , n =b 1 1 ,b 2 2 ,b n s = i b 1 ,b 2 ,b s = )解析:24.设 A 是 nn 矩阵,对任何 n 维列向量 X 都有 AX=0,证明:A=O(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:由于对任何 X 均有 AX=0,取 X=1,0,0 T ,由 )解析:25.向量组 1 , 2 , t 可由向量组 1 , 2 , s 线性表出,设表出关系为 1 , 2 , t = 1 , 2 , s (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:B= 1 , 2 , t = 1 , 2

    30、 , s C=ACr(B)=r(AC)r(C)又 r(B)=r(AC)r(A)+r(C)一 s,r(A)=s, 故 r(B)r(C),从而有 r(B)=r(C)解析:26.设 A 是 sn 矩阵,B 是 A 的前 m 行构成的 mb 矩阵,已知 A 的行向量组的秩为 r,证明: r(a)r+m一 s(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:因(A 的行向量的个数 s)一(A 的线性无关行向量的个数 r(A)(B 的行向量个数 m)一(B 的线性无关的行向量的个数 r(B), 即 s 一 r(A)mr(B), 得 r(B)r(A)+m 一 s=r+ms)解析:27.设 A 是 mn 阶实矩阵,证

    31、明:(1)r(A T A)=r(A);(2)A T AX=A T b 一定有解(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:(1)设 r(A)=r 1 ,r(A T A)=r 2 ,由于 AX=0 的解都满足(A T A)X=A T (AX)=0,故 AX=0 的基础解系(含 n 一 r 1 个无关解)含于 A T AX=0 的某个基础解系(含 n 一 r 2 个无关解)之中,所以 n 一 r 1 n 一 r 21 , 故有 r 2 r 1 ,即 r(A T A)r(A) 又当 A T AX=0 时(X 为实向量),必有 X T A T AX=0,即(AX) T AX=0,设 AX=b 1 ,b

    32、2 ,b m T , 则(AX) T (AX)= )解析:28.设线性方程组 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:方程组是齐次线性方程组 当 一 2 且 2 时,唯一零解; 当 =2 时,有无穷多解,其解为 k 1 1,一 1,0,0 T +k 2 1,0,一 1,0 T +k 3 1,0,0,一 1 T ; 当 =一 2 时,方程为 )解析:29.已知四元二个方程的齐次线性方程组的通解为 X=k 1 1,0,2,3 T +k 2 0,1,一 l,1 T ,求原方程组(分数:2.00)_正确答案:(正确答案:以原方程组的基础解系作新的方程组的系数矩阵的行向量,求解新的方程组,则新方程组的

    33、基础解系即是原方程组系数矩阵的行向量 求得(II)的基础解系为 1 =一2,1,1,0 T , 2 =一 3,一 1,0,1 T 故原方程组为 )解析:30.已知齐次线性方程组(I)的基础解系为 1 =1,0,1,1 T , 2 =2,1,0,一 1 T , 3 =0,2,1,一 1 T , 添加两个方程 (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:方程组(I)的通解为 )解析:31.已知线性方程组(I) (分数:2.00)_正确答案:(正确答案:方程组()的通解为 k 1 1 +k 2 2 =k 1 一 3,7,2,0 T +k 2 一 1,一 2,0,1 T =一 3k 1 一 k 2 ,7k 1 一 2k 2 ,2k 1 ,k 2 T 其中 k 1 ,k 2 是任意常数,将该通解代入方程组(I)得: 3(一 3k 1 一 k 2 )一(7k 1 2k 2 )+8(2k 1 )+k 2 =一 16k 1 +16k 1 3k 2 +3k 2 =0, (一 3k 1 一 k 2 )+3(7k 1 2k 2 )一 9(2k 1 )+7k 2 =一 21k 1 +21k 1 7k 2 +7k 2 =0, 即方程组()的通解均满足方程组(I),故()的通解 k 1 一 3,7,2,0 T +k 2 一 1,一 2,0,1 T 即是方程组(I),()的公共解)解析:


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