Trong không gian vecto V cho họ M = {x, y, z, t} có hạng bằng 2. Khẳng định nào sau đây luôn đúng? Ký hiệu: ĐLTT, PTTT, THTT là độc lập, phụ thuộc và tổ hợp tuyến tính tương ứng.

Câu 37:

Cho M = {x, y, z, t} là tập sinh của không gian vecto V, biết {x, y, z} độc lập tuyến tính. Khẳng định nào sau đây luôn đúng?

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Vì {x, y, z} độc lập tuyến tính nên hạng của hệ này bằng 3. Vì M = {x, y, z, t} là tập sinh của V nên V là không gian sinh bởi {x, y, z, t}.

Xét các phương án:

- Phương án 1: {x, y, z, 2x + y − z} có tối đa 3 vecto độc lập tuyến tính (vì 2x + y - z là tổ hợp tuyến tính của x, y, z). Vậy hạng của hệ {x, y, z, 2x + y − z} tối đa bằng 3. Do đó, phương án 1 sai.
- Phương án 2: Vì {x, y, z, t} là tập sinh của V nên dim(V) ≤ 4. Tuy nhiên, ta không thể khẳng định dim(V) = 3. Ví dụ, t có thể độc lập tuyến tính với {x, y, z}, khi đó dim(V) = 4. Vậy phương án 2 sai.
- Phương án 4: Nếu t là tổ hợp tuyến tính của {x, y, z} thì M = {x, y, z, t} không nhất thiết là tập sinh của V. Ví dụ, V có thể có chiều bằng 4. Vậy phương án 4 sai.
- Phương án 3: Vì các phương án kia đều sai nên phương án 3 đúng.

Câu 38:

Cho không gian vecto \(V =< (1, 1, −1), (2, 3, 5), (3, m, m + 4 )>\). Với giá trị nào của m thì V có chiều lớn nhất?

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Để không gian vector V có chiều lớn nhất, các vector sinh ra nó phải độc lập tuyến tính. Tức là định thức của ma trận tạo bởi các vector này phải khác 0.
Ta có ma trận:

\(\begin{bmatrix} 1 & 1 & -1 \\ 2 & 3 & 5 \\ 3 & m & m+4 \end{bmatrix}\)

Tính định thức:

\(\begin{aligned}det &= 1(3(m+4) - 5m) - 1(2(m+4) - 15) + (-1)(2m - 9) \\&= 3m + 12 - 5m - 2m - 8 + 15 - 2m + 9 \\&= -6m + 28\end{aligned}\)

Để các vector độc lập tuyến tính thì det khác 0, suy ra:

\(-6m + 28 \ne 0 \Rightarrow m \ne \frac{28}{6} = \frac{14}{3}\)

Vậy, với \(m \ne \frac{14}{3}\) thì V có chiều lớn nhất.

Câu 39:

Cho M = {x, y, z} là cơ sở của không gian vecto thực V. Khẳng định nào sau đây luôn đúng?

Lời giải:

Đáp án đúng: B

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về cơ sở của không gian vector.

Phân tích từng đáp án:

Đáp án 1: Vì M = {x, y, z} là cơ sở của V, nên mọi vector trong V đều có thể biểu diễn tuyến tính qua x, y, z. Do đó, 4y + 3z là một vector thuộc V. Khẳng định này đúng.
Đáp án 2: Họ vector {x, y, 2x - y} là độc lập tuyến tính vì không có vector nào biểu diễn tuyến tính qua các vector còn lại. Vì x và y độc lập tuyến tính nên hạng của họ vector này là 2. Khẳng định này đúng.
Đáp án 3: Xét tổ hợp tuyến tính \(a(2x) + b(3y) + c(x + z) = 0\). Ta có \((2a+c)x + 3by + cz = 0\). Vì {x, y, z} là cơ sở nên độc lập tuyến tính, suy ra \(2a + c = 0, 3b = 0, c = 0\). Do đó, \(a = b = c = 0\). Vậy, {2x, 3y, x + z} độc lập tuyến tính, mâu thuẫn với "phụ thuộc tuyến tính". Khẳng định này sai.
Đáp án 4: Vì M = {x, y, z} là cơ sở của V nên số chiều của V là 3. Dim(V) = 3. Khẳng định này sai.

Vậy, đáp án đúng là đáp án 1.

Câu 40:

Trong không gian vecto V cho E = {x, y, z} là tập sinh. Khẳng định nào sau đây luôn đúng?

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Vì E = {x, y, z} là tập sinh của V, tức là mọi vector trong V đều có thể biểu diễn được dưới dạng tổ hợp tuyến tính của x, y, z.

Phương án 1: {2x, x + y, x − y, 3z} sinh ra V. Vì 2x, x+y, x-y, 3z đều là các tổ hợp tuyến tính của x, y, z nên mọi tổ hợp tuyến tính của chúng cũng là tổ hợp tuyến tính của x, y, z. Hơn nữa, x, y, z cũng có thể biểu diễn được qua 2x, x+y, x-y, 3z. Cụ thể: x = (1/2)*2x, y = (1/2)*(x+y) - (1/2)*(x-y), z = (1/3)*3z. Do đó, {2x, x + y, x − y, 3z} cũng sinh ra V. Vậy phương án 1 đúng.

Phương án 3: Hạng của {x, y, 2y} bằng 3. Vì {x, y, 2y} có 3 vector, nhưng 2y = 2*y nên hệ này phụ thuộc tuyến tính, do đó hạng của nó nhỏ hơn 3. Vậy phương án 3 sai.

Phương án 4: Hạng của {x, y, x + 2y} bằng 2. Vì {x, y, x + 2y} có 3 vector, nhưng x+2y là tổ hợp tuyến tính của x và y nên hệ này phụ thuộc tuyến tính, do đó hạng của nó nhỏ hơn 3. Ta thấy x và y độc lập tuyến tính nên hạng của hệ là 2. Vậy phương án 4 đúng.

Phương án 2: Các câu kia sai. Vì phương án 1 và 4 đúng nên phương án 2 sai.

Câu 41:

Cho \(M = {( 1 , 1 , 0 ) , ( 2, 1 , 3 ) , ( 1 , 0, 3 ) }\) là tập sinh của không gian vecto V. Tim m để \({( 3, 1 , 6 ) , ( 1 ,2, m) }\) là cơ sở của V.

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Không gian vector V được sinh bởi M = {(1, 1, 0), (2, 1, 3), (1, 0, 3)}. Để {(3, 1, 6), (1, 2, m)} là cơ sở của V, hai vector này phải độc lập tuyến tính và sinh ra V. Ta thấy (3,1,6) = (1,1,0) + (2,1,3) + (0,0,3) nên (3, 1, 6) thuộc V. Xét tổ hợp tuyến tính a(1,1,0) + b(2,1,3) + c(1,0,3) = (1,2,m). Ta có hệ phương trình: a + 2b + c = 1; a + b = 2; 3b + 3c = m. Từ phương trình thứ 2, a = 2 - b. Thay vào phương trình thứ nhất: 2 - b + 2b + c = 1 => b + c = -1 => c = -1 - b. Thay vào phương trình thứ 3: 3b + 3(-1-b) = m => 3b - 3 - 3b = m => m = -3. Khi m = -3, (1, 2, -3) thuộc V. Để (3, 1, 6) và (1, 2, -3) độc lập tuyến tính, ta kiểm tra định thức của ma trận tạo bởi hai vector này khác 0. Tuy nhiên, vì hai vector này thuộc không gian con 2 chiều, ta chỉ cần kiểm tra chúng không tỉ lệ. Rõ ràng (3,1,6) và (1,2,-3) không tỉ lệ. Vậy m = -3.

Câu 42:

Cho không gian vectơ V có chiều bằng 3, biết {x, y} độc lập tuyến tính, z không tổ hợp tuyến tính của x, y. Khẳng định nào sau đây đúng?

Lời giải: