【考研类试卷】考研数学一(N维向量与向量空间)-试卷2及答案解析.doc
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1、考研数学一(N 维向量与向量空间)-试卷 2及答案解析(总分:64.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:12,分数:24.00)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.已知 Q= (分数:2.00)A.t=6时,r(P)=1B.t=6时,r(P)=2C.t6 时,r(P)=1D.t6 时,r(P)=23.设 A,B 为满足 AB=0的任意两个非零矩阵,则必有(分数:2.00)A.A的列向量组线性相关,B 的行向量组线性相关B.A的列向量组线性相关,B 的列向量组线性相关C.A的行向量组线性相关,B 的行向量组线性相关D.A的行向量组线性
2、相关,B 的列向量组线性相关4.设 1 , 2 , 3 是 3维向量空间 R 3 的一组基,则由基 1 , 到基 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 的过渡矩阵为 (分数:2.00)A.B.C.D.5.设矩阵 是满秩的,则直线 = (分数:2.00)A.相交于一点B.重合C.平行但不重合D.异面6.设 i =(a i ,b i ,c i ) T ,i=1,2,3,则平面上三条直线 a 1 x+a 2 y+a 3 =0,b 1 x+b 2 y+b 3 =0,c 1 x+c 2 y+c 3 =0 交于一点的充分必要条件是(分数:2.00)A. 1 , 2 , 3 =0B. 1 , 2 ,
3、3 0C.r( 1 , 2 , 3 )=r( 1 , 2 )D. 1 , 2 线性无关,但 1 , 2 , 3 线性相关7.设向量组 , 线性无关, 线性相关,则(分数:2.00)A. 必可由 ,艿线性表示B. 必不可由 , 线性表示C. 必可由 , 线性表示D. 必不可由 , 线性表示8.向量组 1 , 2 , s 线性无关的充分必要条件是(分数:2.00)A. 1 , 2 , s 均不是零向量B. 1 , 2 , s 中任意两个向量的分量不成比例C. 1 , 2 , s , s+1 线性无关D. 1 , 2 , s 中任一个向量均不能由其余 s一 1个向量线性表出9.设 1 , 2 , 3
4、 , 4 是 3维非零向量,则下列说法正确的是(分数:2.00)A.若 1 , 2 线性相关, 3 , 4 线性相关,则 1 + 3 , 2 + 4 也线性相关B.若 1 , 2 , 3 线性无关,则 1 + 4 , 2 + 4 , 3 + 4 线性无关C.若 4 不能由 1 , 2 , 3 线性表出,则 1 , 2 , 3 线性相关D.若 1 , 2 , 3 , 4 中任意三个向量均线性无关,则 1 , 2 , 3 , 4 线性无关10.若 1 , 2 , 3 线性无关,那么下列线性相关的向量组是(分数:2.00)A. 1 , 1 + 2 , 1 + 2 + 3 B. 1 + 2 , 1 2
5、 , 3 C. 1 + 2 , 2 + 3 , 3 1 D. 1 2 , 2 3 , 3 1 11.设向量组 I: 1 , 2 , r 可由向量组: 1 , 2 , s 线性表示,则(分数:2.00)A.当 rs 时,向量组()必线性相关B.当 rs 时,向量组()必线性相关C.当 rs 时,向量组()必线性相关D.当 rs 时,向量组()必线性相关12.若 r( 1 , 2 , s )=r,则(分数:2.00)A.向量组中任意 r一 1个向量均线性无关B.向量组中任意 r个向量均线性无关C.向量组中任意 r+1个向量均线性相关D.向量组中向量个数必大于 r二、填空题(总题数:2,分数:4.0
6、0)13.设 A= (分数:2.00)填空项 1:_14.设 A= (分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:18,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。(分数:2.00)_16.求向量组 1 =(1,1,4,2) T , 2 =(1,一 1,一 2,4) T , 3 =(一 3,2,3,一 11) T , 4 =(1,3,10,0) T 的一个极大线性无关组(分数:2.00)_17.设 4维向量组 1 =(1+a,1,1,1) T , 2 =(2,2+a,2,2) T , 3 =(3,3,3+a,3) T , 4 =(4,4,4,4+a) T ,问
7、a为何值时, 1 , 2 , 3 , 4 线性相关?当 1 , 2 , 3 , 4 线性相关时,求其一个极大线性无关组,并将其余向量用该极大线性无关组线性表出(分数:2.00)_18.已知向量组() 1 , 2 , 3 ;() 1 , 2 , 3 , 4 ;() 1 , 2 , 3 , 5 ,如果它们的秩分别为 r()=r()=3,r()=4,求 r( 1 , 2 , 3 , 4 + 5 )(分数:2.00)_19.设 A是 n阶矩阵,证明 r(A * )= (分数:2.00)_20.设 A是 mn矩阵,B 是 ns矩阵,证明 r(AB)r(B)(分数:2.00)_21.设 , 为 3维列向量
8、,矩阵 A= T + T ,其中 T , T 分别是 , 的转置,证明: ()秩 r(A)2; ()若 , 线性相关,则秩 r(A)2(分数:2.00)_22.设 A是 n阶矩阵,A 2 =E,证明:r(A+E)+r(AE)=n(分数:2.00)_23.已知 A是 mn矩阵,B 是 nP矩阵,r(B)=n,AB=0,证明 A=0(分数:2.00)_24.设 A是 n阶实对称矩阵,且 A 2 =0,证明 A=0(分数:2.00)_25.判断下列 3维向量的集合是不是 R 3 的子空间,如是子空间,则求其维数与一组基: ()W 1 =(x,y,x)x0; ()W 2 =x,y,z)x=0; ()W
9、 3 =(x,y,z)x+y2z=0; ()W 4 :(x,y,z)3x2y+z=1; ()W 5 =(x,y,z (分数:2.00)_26.已知 1 =(1,1,1,1) T , 2 =(1,1,一 1,一 1) T , 3 =(1,一 1,1,一 1) T , 4 =(1,一 1,一 1,1) T 是 R4的一组基,求 =(1,2,1,1)在这组基下的坐标(分数:2.00)_27.已知 1 = 是 R 3 的一组基,证明 1 = 3 = (分数:2.00)_28.已知 R 3 的两组基 1 =(1,0,一 1) T , 2 =(2,1,1) T , 3 =(1,1,1) T 与 1 =(0
10、,1,1) T , 2 =(一 1,1,0) T , 3 =(1,2,1) T ()求由基 1 , 2 , 3 到基 1 , 2 , 3 的过渡矩阵; ()求 =(9,6,5) T 在这两组基下的坐标; ()求向量 ,使它在这两组基下有相同的坐标(分数:2.00)_29.设 x=Cy是坐标变换,证明 x 0 0 的充分必要条件是 y 0 0(分数:2.00)_30.设 B是秩为 2的 54矩阵, 1 =(1,1,2,3) T , 2 =(一 1,1,4,一 1) T , 3 =(5,一1,一 8,9) T 是齐次线性方程组 Bx=0的解向量,求 Bx=0的解空间的一个规范正交基(分数:2.00
11、)_31.已知 1 =(1,2,0,一 1) T , 2 =(0,1,一 1,0) T , 3 =(2,1,3,一 2) T ,试把其扩充为 R 4 的一组规范正交基(分数:2.00)_32.设空间中有三个平面 a 1 x+b 1 y+c 1 z+d 1 =0, a 2 x+b 2 y+c 2 z+d 2 =0, a 3 x+b 3 y+c 3 z+d 3 =0, 求 r( (分数:2.00)_考研数学一(N 维向量与向量空间)-试卷 2答案解析(总分:64.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:12,分数:24.00)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。(
12、分数:2.00)_解析:2.已知 Q= (分数:2.00)A.t=6时,r(P)=1B.t=6时,r(P)=2C.t6 时,r(P)=1 D.t6 时,r(P)=2解析:解析:若 A是 mn矩阵,B 是 ns矩阵,且 AB=0,则由 B的每列都是 Ax=0的解,可有 r(A)+r(B)n,从而 r(P)3 一 r(Q) 如 t=6,则 r(Q)=1,得 r(P)2因此(A),(B)应排除如 t6,则 r(Q)=2,得 r(P)1 因此(D)不正确,而 P非零,r(P)1,故仅(C)正确3.设 A,B 为满足 AB=0的任意两个非零矩阵,则必有(分数:2.00)A.A的列向量组线性相关,B 的行
13、向量组线性相关 B.A的列向量组线性相关,B 的列向量组线性相关C.A的行向量组线性相关,B 的行向量组线性相关D.A的行向量组线性相关,B 的列向量组线性相关解析:解析:设 A是 mn矩阵,B 是 nS矩阵,满足 AB=0,且 A,B 均为非零矩阵,那么 r(A)+r(B)n, r(A)1, r(B)1 所以必有 r(A)n 且 r(B)n 因为,秩 r(A)=A的列秩n, r(B)=B 的行秩n,故 A的列向量组线性相关,B 的行向量组线性相关应选(A)4.设 1 , 2 , 3 是 3维向量空间 R 3 的一组基,则由基 1 , 到基 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 的过渡矩
14、阵为 (分数:2.00)A. B.C.D.解析:解析:按过渡矩阵概念:(新基)=(旧基)过渡矩阵,那么过渡矩阵 C应满足关系式 ( 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 )=( 1 , 3 )C 由于 ( 1 + 2 , 2 + 3 , 3 + 1 )=( 1 , 2 , 3 ) ( 1 , 3 )=( 1 , 2 , 3 ) 又( 1 , 2 , 3 )可逆,从而 5.设矩阵 是满秩的,则直线 = (分数:2.00)A.相交于一点 B.重合C.平行但不重合D.异面解析:解析:初等变换不改变矩阵的秩,由 可知,后者的秩仍应是 3所以直线的方向向量 S 1 =(a 1 一 a 2 ,b 1
15、 一 b 2 ,c 1 一 c 2 ), S 2 =(a 2 一 a 3 ,b 2 b 3 ,c 2 一 c 3 )线性无关,因此排除(B),(C) 究竟是相交还是异面呢?在这两条直线上各取一点(a 3 ,b 3 ,c 3 )与(a 1 ,b 1 ,c 1 ),可构造向量 S=(a 3 一 a 1 ,b 3 b 1 ,c 3 一 c 1 ),如果 S,S 1 ,S 2 共面,则两直线相交,如 S 1 ,S 2 ,S 3 不共面,则两直线异面而三个向量的共面问题可用向量的混合积或线性相关性来判断例如 6.设 i =(a i ,b i ,c i ) T ,i=1,2,3,则平面上三条直线 a 1
16、x+a 2 y+a 3 =0,b 1 x+b 2 y+b 3 =0,c 1 x+c 2 y+c 3 =0 交于一点的充分必要条件是(分数:2.00)A. 1 , 2 , 3 =0B. 1 , 2 , 3 0C.r( 1 , 2 , 3 )=r( 1 , 2 )D. 1 , 2 线性无关,但 1 , 2 , 3 线性相关 解析:解析:三条直线交于一点的充要条件是方程组 有唯一解,即 3 可由 1 , 2 线性表出且表示法唯一故(D)正确 (B)肯定错,它表示 1 , 2 , 3 线性无关,于是 r(A)r 7.设向量组 , 线性无关, 线性相关,则(分数:2.00)A. 必可由 ,艿线性表示B.
17、 必不可由 , 线性表示C. 必可由 , 线性表示 D. 必不可由 , 线性表示解析:解析:8.向量组 1 , 2 , s 线性无关的充分必要条件是(分数:2.00)A. 1 , 2 , s 均不是零向量B. 1 , 2 , s 中任意两个向量的分量不成比例C. 1 , 2 , s , s+1 线性无关D. 1 , 2 , s 中任一个向量均不能由其余 s一 1个向量线性表出 解析:解析:(A),(B)均是线性无关的必要条件例如, 1 =(1,1,1) T , 2 =(1,2,3) T , 3 =(2,3,4) T ,虽 1 , 2 , 3 均为非零向量且任两个向量的分量都不成比例,但 1 +
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