定义17.8 在向量组A 中,若有r 个向量α1,α2,…,αr 组成向量组A0 线性无关,而向量组A 中任意r+1 个向量(如果有的话)都线性相关,则称向量组A0 为向量组A 的一个极大线性无关向量组,简称为极大无关组.极大无关组所含向量的个数r 称为向量组A 的秩,记为r(α1,α2,…,αm)[或R(α1,α2,…,αm)],也可记为rA(或RA).
只有零向量的向量组没有极大无关组,规定它的秩为0.
根据定义17.8,例17.4 中的向量组A 的秩RA =2,α1,α3 是一个极大无关组,α2,α3 是另一个极大无关组;例17.5 中,r(α1,α2,α3)=3;例17.6 中,n 维基本向量组的秩为n.
若向量组A 线性无关,则A 自身就是它的极大无关组,故其秩就等于它所含向量的个数.
定理17.2 向量组α1,α2,…,αm 线性无关的充要条件是r(α1,α2,…,αm)=m.
下面讨论矩阵与向量组的秩的关系.
由矩阵与向量的概念可以看出,一个m×n 矩阵的每一行都是一个n 维行向量,故矩阵A 有m 个行向量.
称为矩阵A 的行向量组.同样,A 的每一列都是一个m 维列向量,故矩阵A 有n 个列向量.
称为矩阵A 的列向量组.(www.xing528.com)
定理17.3 矩阵的秩等于它的行向量组的秩,也等于它的列向量组的秩.
根据定理17.3,我们可以将向量组的秩的计算转化为求矩阵的秩.
【例17.7】 求下列向量组的秩:
【解】 先把向量α1,α2,α3,α4 按行向量形式构成一个矩阵A,然后利用初等变换求出矩阵A 的秩,即
于是r(α1,α2,α3,α4)=2.
【例17.8】 讨论向量组α1 =(1,2,3,4),α2 =(-1,0,2,0),α3 =(-2,3,0,1),α4 =(2,1,4,0)的线性相关性.
于是r(α1,α2,α3,α4)=4,因此向量组α1,α2,α3,α4 线性无关.
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