new2-3+4线性关系和矩阵秩

二、线性相关性的判定一、线性相关性的概念§2.3向量组的线性相关性六、向量空间的基与向量的坐标三、向量组的等价四、向量组的最大无关组五、向量组的秩由r维线性无关向量，添加n-r个分量，无论加在什么位置，得到的n维向量都是线性无关的.定理2.3.1向量组1,2,…,m(m2)线性相关的充分必要条件是该向量组中至少有一个向量是其余m－1个向量的线性组合.二、线性相关的等价命题和相关定理三、向量组的等价1.定义2.3.3设有两个n维向量组若向量组(I)中每个向量都可由向量组(II)线性表示,则称向量组(I)可由向量组(II)线性表示；若向量组(I)能由向量组(II)线性表示，若向量组能由向量组(I)线性表示,则称向量组(I)与向量组(II)等价.(1)反身性：A与A等价；(2)对称性：若A与B等价，则B与A等价；(3)传递性：若A与B等价，B与C等价，则A与C等价.等价向量组的性质

注意：在数学上，凡具有上述三条性质的关系都称为等价关系.如前面已遇到过的方程组的等价，矩阵的等价，等等.证：要证r≤s，用反证法.假设r>s于是与已知矛盾，因此r≤s.推论1两个等价的线性无关向量组含有相同个数的向量.证：设T是一个n维向量组，我们希望从中选出一个与之等价的，并且含有尽可能多个向量的线性无关的部分组来.具有这样性质的部分组对于许多问题的讨论是十分必要的.为此，我们引入以下定义.四、向量组的最大线性无关组最大无关组的含义有两层：1.无关性;2.最大性.注:1.线性无关向量组的最大无关组就是其本身;2.向量组与其最大无关组等价;3.同一个向量组的最大无关组不惟一,但它们之间是等价的.解:线推论3：等价的向量组的最大无关组含有相同个数的向量.特别地，一个向量组的任意两个最大无关组含有相同个数的向量.2.定义2.3.5：向量组T的最大无关组所含向量的个数r称为向量组的秩，记为R(T)，即R(T)=r.该结论表明，虽然一个向量组的最大无关组可以不唯一，但最大无关组所含向量的个数是唯一确定的.规定:只含零向量的向量组的秩为零.推论5：等价的向量组的秩相等.必须注意：有相同秩的两个向量组不一定等价.向量组的秩从数量上刻画了向量组的线性相关性.把向量空间V看作一个向量组，那么，V的一个最大无关组1,2,…,r称为向量空间的一个基，r称为向量空间V的维数，并称V为r维向量空间.

五、向量空间的基与向量的坐标记作注2：若将向量空间V看成向量组，其基底就是其最大无关组，其维数就是其秩注1：零空间{0}没有基，规定其维数为0注3：一般情况下，一个向量在不同的基下的坐标是不同的.§2.4矩阵的秩一、矩阵的行(列)秩、秩二、矩阵秩与向量组的极大无关组、秩的求法三、矩阵秩的第二定义四、小结1.定义2.4.1设m×n矩阵A，称A的行向量组的秩称为矩阵A的行秩，列向量组的秩称为矩阵A的列秩.一、矩阵的行(列)秩、秩解：同样方法可以求出A的列秩等于2.解：4个三维向量必线性相关，而其中β1β2β4线性无关，因为所以A的列秩也等于3.例1和例2中矩阵的行秩等于列秩并非是偶然的.为了证明这一点，我们有以下两个定理.定理2.4.1初等行(列)变换不改变矩阵的行(列)秩.证明：此处只就第三种初等行变换不改变矩阵的行秩证明之，其余两种课下自己来完成.可知，矩阵A的行向量组可由B的行向量组线性表示.显然，矩阵B的行向量组可由A的行向量组线性表示.所以，矩阵A、B的行向量组等价.从而矩阵A、B的行向量组的秩相同.定理2.4.1亦可作为初等变换不改变线性方程组中独立方程的个数的理论依据

定理2.4.2初等行(列)变换不改变矩阵列(行)向量间的线性关系.即有当且仅当解：对矩阵A作初等行变换如下：实际上，如果把以上每作一次初等行变换所得到的矩阵叫做B的话,B的列向量间同样存在上述线性关系.推论初等行(列)变换不改变矩阵的列(行)秩.定理2.4.3矩阵的行秩等于列秩.证：由于m×n矩阵A总可以经过有限次初等变换化为标准形而矩阵I的行秩和列秩都等于r，根据定理2.4.1及定理2.4.2的推论知，对A进行初等行变换和初等列变换，它的行秩和列秩都不改变，所以A的行秩和列秩都应等于r，即A的行秩等于列秩.3.定义2.4.2矩阵A的行秩和列秩，统称为矩阵A的秩，记为R(A).二、矩阵秩,向量组的最大无关组,秩的求法用初等变换求矩阵秩的方法：将已知矩阵A化为阶梯形矩阵后，阶梯形矩阵的非零行数就是A的秩.例4求下列矩阵A的秩A2.用矩阵的初等变换求向量组的秩以及最大无关组.

具体做法是：将已知向量为列向量排成矩阵，并用初等行变换将其转化为行阶梯形矩阵.此时，阶梯形矩阵的非零行数就是向量组的秩；而阶梯形矩阵中非零行的第一个非零数所在的列在原向量组构成的矩阵中对应序号的列向量即构成了此向量组的一个最大无关组.解：解：(1)当t-5=0,即t=5时,R(A)=2<3,所以1,23线性相关.

(2)t=5时，继续对A实施初等行变换，得矩阵B的列向量间有线性关系取A的第1，2行和2，4列三、矩阵秩的第二定义矩阵秩的第二定义：矩阵A的秩等于矩阵中不为零的子式的最高阶数。例7求例4中矩阵A的秩.于是R(A)=3.解：2.用向量组的线性关系解释Cramer法则的推论则方程组(2-12)等价于向量方程若方程组(2-12)的系数行列式等于零，则其系数矩阵的秩小于n，从而A的列向量组1,2,…,n线性相关，即存在不全为零的数x1,x2,…,xn使(2-13)式成立.因此，齐次线性方程组(2-12)有非零解.这表明，系数行列式等于零也是齐次线性方程组(2-12)有非零解的充分条件.至此，第一章第四节定理1.4.2便得到证明.以矩阵不为零的子式的最高阶数给出的矩阵秩的定义，在矩阵理论中具有重要作用.但以此来求矩阵的秩时，一般