向量线性无关的定义是:在一个向量组中,任何一个向量都不能被其他向量的线性组合所表示。具体来说,如果一个向量组中的向量满足以下条件,则它们是线性无关的:
1. 存在一组不全为零的系数 (c_1, c_2, ..., c_n),使得 (c_1mathbf{v}_1 + c_2mathbf{v}_2 + ... + c_nmathbf{v}_n = mathbf{0}),其中 (mathbf{0}) 表示零向量;
2. 至少有一个系数 (c_i) 不为零。
如果不存在这样的系数组合,即所有的系数 (c_i) 必须为零,那么这组向量就是线性无关的。
线性无关的向量组具有以下性质:
1. 向量组中如果有一个向量可以由其他向量线性表示,则整个向量组是线性相关的。
2. 如果向量组只包含零向量,则它也是线性相关的。
3. 对于一个向量组,如果它不是线性无关的,那么它就是线性相关的。
4. 在三维空间中,如果三个向量不共面,它们可以张成整个空间,因此是线性无关的;如果它们共面,则不能张成整个空间,因此是线性相关的。
判定向量组是否线性无关的方法包括:
齐次方程组法:
将向量组构成矩阵A,对A进行初等行变换,化为行梯矩阵,梯矩阵的非零行数即向量组的秩。如果向量组的秩小于向量组所含向量的个数,则向量组线性相关;否则向量组线性无关。
系数矩阵法:
将向量组构成矩阵A,求A的行列式。如果行列式不等于零,则说明向量组线性无关;否则,向量组线性相关。
线性组合法:
假设存在一组不全为零的系数 (c_1, c_2, ..., c_n),使得 (c_1mathbf{v}_1 + c_2mathbf{v}_2 + ... + c_nmathbf{v}_n = mathbf{0})。如果只有当所有系数都为零时该等式才成立,则向量组线性无关。
这些方法可以帮助我们判断给定的向量组是否线性无关。