第6题
设 $\pmb { \alpha } _ { 1 } , \pmb { \alpha } _ { 2 } , \pmb { \alpha } _ { 3 } , \pmb { \alpha } _ { 4 }$ 是 $n$ 维列向量, ${ \pmb { \alpha } } _ { 1 } , { \pmb { \alpha } } _ { 2 }$ 线性无关, ${ \pmb { \alpha } } _ { 1 } , { \pmb { \alpha } } _ { 2 } , { \pmb { \alpha } } _ { 3 }$ 线性相关,且 $\pmb { \alpha } _ { 1 } + \pmb { \alpha } _ { 2 } + \pmb { \alpha } _ { 4 } = \pmb { 0 }$ .在空间直角坐标系 $O - x y z$ 中,关于 $x , y , z$ 的方程组 $x { \pmb { \alpha } } _ { 1 } + y { \pmb { \alpha } } _ { 2 } + z { \pmb { \alpha } } _ { 3 } = { \pmb { \alpha } } _ { 4 }$ 的几何图形是 A.过原点的一个平面 B.过原点的一条直线 C.不过原点的一个平面 D.不过原点的一条直线
答案
D
线性方程组 微分方程

📋 解题步骤

1
分析题意,确定思路
记 $A = \left( \alpha _ { 1 } , \alpha _ { 2 } , \alpha _ { 3 } \right)$ ,由 $\alpha _ { 1 } , \alpha _ { 2 }$ 线性无关, $\mathcal { \alpha } _ { 1 } , \mathcal { \alpha } _ { 2 } , \mathcal { \alpha } _ { 3 }$ 线性相关,可得 $r \left( A \right) = 2$ 。记$\overline { { A } } = \left( A \left| \alpha _ { 4 } \right. \right) = \left( \alpha _ { 1 } , \alpha _ { 2 } , \alpha _ { 3 } , \alpha _ { 4 } \right)$ ,再由 $\alpha _ { 1 } + \alpha _ { 2 } + \alpha _ { 4 } = 0$ ,则 $r \left( { \overline { { A } } } \right) = 2$ 。于是 $A x = \alpha _ { 4 }$ 有无穷多解。则 $x \alpha _ { 1 } + y \alpha _ { 2 } + z \alpha _ { 3 } = \alpha _ { 4 }$ 等价于 $\left( \alpha _ { 1 } , \alpha _ { 2 } , \alpha _ { 3 } \right) \cdot \left( x , y , z \right) ^ { \mathrm { T } } = \alpha _ { 4 }$ ,即 $A \cdot \left( x , y , z \right) ^ { \mathrm { T } } = \alpha _ { 4 }$ 。若过原点,则 $\alpha _ { 4 } = 0$ 与 $\alpha _ { 1 } , \alpha _ { 2 }$ 线性无关矛盾,故不过原点。
2
建立方程或引用定理
$x \alpha _ { 1 } + y \alpha _ { 2 } + z \alpha _ { 3 } = \alpha _ { 4 } \Leftrightarrow \left\{ \begin{array} { c } { { a _ { 1 1 } x + a _ { 1 2 } y + a _ { 1 3 } z = a _ { 1 4 } } } \\ { { a _ { 2 1 } x + a _ { 2 2 } y + a _ { 2 3 } z = a _ { 2 4 } } } \\ { { \ldots } } \\ { { a _ { n 1 } x + a _ { n 2 } y + a _ { n 3 } z = a _ { n 4 } } } \end{array} \right.$ 21 22 23 24 a x a y a z a     ,由上述分析可知 r  A  r  A   2 ,故 $r \left( A \right) = r \left( { \overline { { A } } } \right) = 2$ 两平面交于一条直线,且不过原点。故选 $\mathrm { D }$ 。
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