向量空间中的:线性相关与线性无关

article/2025/9/8 5:24:33

生成空间:以二维空间为例,给定两个非零向量。
其中两个非零向量系数a,b任意取值组合,就可以得到整个二维空间,除非两向量共线。
一个向量固定,另一个向量自由变化,其线性组合可得到一条直线。
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文章目录

    • 一、线性相关
    • 二、线性无关
      • 2.1 基
      • 2.2 秩
      • 2.3 极大线性无关组

一、线性相关

若给定多个向量,移除其中一就是部分而不减少生成空间,就是线性相关
若生成空间的维数比给定向量的个数少,就说明这些给定的向量是线性相关
比如图所示,a(2,3)+b(-2,-3)就是线性相关的,因为就算把b(-2,-3)这个向量删除,a(2,3)得到的生成空间依然是那一条线。也就是给了我2个向量,但是生成的却是个1维空间
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代数定义:若向量组中某个向量可以由其余的向量线性表处(即通过线性组合计算得到),那么这个向量组称为线性相关的。
比如(1,2),(2,3),(4,7)这个向量组就是线性相关的
因为2(1,2)+(2,3) = (4,7)

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二、线性无关

若所有向量都给生成空间增加了维度,就是线性无关
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向量空间就是通过n个不线性相关的向量通过线性组合生成出来的就是向量空间

2.1 基

用来生成这个空间的向量,就叫做这个空间的一组,比如下图的两个向量
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n维空间中任意n个线性无关的向量都可以是空间的一组基。基组生成了该线性空间。
默认都用自然基:
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2.2 秩

几何定义:矩阵的秩:线性变换后空间的维数

原始定义:向量组中线性无关的向量的个数。即向量组的极大线性无关组的向量个数。因为线性无关的向量才能生成向量空间。

比如这个题,给了我们5个向量,结果发现就3个向量是线性无关的,那么这5个向量只能生成一个3维空间。矩阵的秩=3
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2.3 极大线性无关组

还是这个题,给了我们5个向量,结果发现就a1、a2、a4这3个向量是线性无关的。但是把另外两个向量a3或a5任意一个加进去都会出现线性相关。那a1,a2,a4这三个本就无关的向量就叫做这个向量组的极大线性无关组
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意思就是,给我一个向量组,我发现有某些向量是线性无关的,但是这个线性无关的组中,加入任何一个其他向量都会出现线性相关,那么我们就说原来无关的那个向量组就叫做极大线性无关组


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