(三)向量組的秩
定義設有向量組 a ( a 可以含有限個向量,也可以含無限多個向量),如果在 a 中能選出
r 個向量 α1, α2,
… ,αr,滿足
( i ) α1, α2, … ,αr線性無關(guān);
( ii ) a 中任意 r 十 1 個向量都線性相關(guān)。
則向量組α1, α2,
… ,αr稱為向量組 a 的最大線性無關(guān)向量組(簡稱最大無關(guān)組),數(shù) r 稱為向量組
a 的秩。只含零向量的向量組沒有最大無關(guān)組,規(guī)定它的秩為 0。
按此定義可知:向量組
a 線性相關(guān)的充分必要條件是 a 的秩小于
a 所含向量的個數(shù);線性無關(guān)的充分必要條件是 a 的秩等于
a 所含向量的個數(shù)。
定義設有兩個向量組 a 與 b ,如果 a 中每個向量都能由向量組 b 線性表示,則稱向量組 a 能由向量組 b 線性表示。如果向量組 a 與 b 能相互線性表示,則稱向量組 a 與 b 等價。
顯然,一個向量組與它自己的最大無關(guān)組等價。
定理 若向量組 a 能由向量組
b 線性表示,則向量組 a 的秩不大于向量組 b 的秩。若向量組 a 與 b 等價,則它們的秩相等。
注意向量組等價與矩陣等價是兩個不同的概念,不要混淆。
定理 若矩陣 a 經(jīng)行變換變?yōu)榫仃?/span> b ,則 a 的行向量組與召的行向量組等價;若矩陣 a 經(jīng)列變換變?yōu)?/span> b ,則 a 與 b 的列向量組等價;矩陣 a 的行向量組的秩以及列向量組的秩都等于矩陣 a 的秩。
由上述兩定理可推知
( i )設 n 個 n 維向量構(gòu)成方陣 a ,則此n個向量線性相關(guān)的充分必要條件是| a | =0。
( ii )設 dr 是矩陣 a 的最高階非零子式,則 dr 所對應的 r 個行向量即是 a 的行向量組的最大無關(guān)組, dr 所對應的r個列向量即是 a 的列向量組的最大無關(guān)組。
( iii )設 c =ab,則r( c )≤ r ( a ) , r ( c ) ≤( b )。當b可逆時, r ( c ) = r ( a ) ,當 a 可逆時, r ( c ) = r ( b )。