设{a→,b→,c→}\{\overrightarrow {a},\overrightarrow {b},\overrightarrow {c}\}是空间的一个基底,若x→=a→+b→\overrightarrow {x}=\overrightarrow {a}+\overrightarrow {b},y→=b→+c→\overrightarrow {y}=\overrightarrow {b}+\overrightarrow {c},z→=c→+a→.\overrightarrow {z}=\overrightarrow {c}+\overrightarrow {a}.给出下列向量组可以作为空间的基底的是((
A. {a→,b→,x→}\{\overrightarrow {a},\overrightarrow {b},\overrightarrow {x}\}
B. {x→,y→,z→}\{\overrightarrow {x},\overrightarrow {y},\overrightarrow {z}\}
C. {b→,c→,z→}\{\overrightarrow {b},\overrightarrow {c},\overrightarrow {z}\}
D. {x→,y→,a→+b→+c→}\{\overrightarrow {x},\overrightarrow {y},\overrightarrow {a}+\overrightarrow {b}+\overrightarrow {c}\}

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

1. 明确空间向量基底的定义与判定方法

根据空间向量基本定理,空间中任意三个不共面的向量都可以作为空间的一个基底。若三个向量共面,则它们不能作为基底。判断三个向量 u⃗,v⃗,w⃗\vec{u}, \vec{v}, \vec{w} 是否共面,通常可以假设存在实数 λ,μ\lambda, \mu 使得 w⃗=λu⃗+μv⃗\vec{w} = \lambda\vec{u} + \mu\vec{v}。若该方程组有解,则共面;若无解,则不共面。

2. 分析选项 A 的向量组是否能作为基底

对于 A:因为 x⃗=a⃗+b⃗\vec{x} = \vec{a} + \vec{b},所以向量 a⃗,b⃗,x⃗\vec{a}, \vec{b}, \vec{x} 共面,因此 {a⃗,b⃗,x⃗}\{\vec{a}, \vec{b}, \vec{x}\} 不能作为空间的一个基底。

3. 分析选项 B 的向量组是否能作为基底

对于 B:假设 x⃗,y⃗,z⃗\vec{x}, \vec{y}, \vec{z} 共面,则存在实数 λ,μ\lambda, \mu 使得 z⃗=λx⃗+μy⃗\vec{z} = \lambda\vec{x} + \mu\vec{y}。
将已知关系代入,得:
c⃗+a⃗=λ(a⃗+b⃗)+μ(b⃗+c⃗)=λa⃗+(λ+μ)b⃗+μc⃗\vec{c} + \vec{a} = \lambda(\vec{a} + \vec{b}) + \mu(\vec{b} + \vec{c}) = \lambda\vec{a} + (\lambda + \mu)\vec{b} + \mu\vec{c}
因为 {a⃗,b⃗,c⃗}\{\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}\} 是空间的一个基底,所以它们线性无关,比较对应系数可得:
{λ=1λ+μ=0μ=1\begin{cases} \lambda = 1 \\ \lambda + \mu = 0 \\ \mu = 1 \end{cases}
该方程组显然无解,因此假设不成立,x⃗,y⃗,z⃗\vec{x}, \vec{y}, \vec{z} 不共面,可以作为空间的一个基底。

4. 分析选项 C 的向量组是否能作为基底

对于 C:假设 b⃗,c⃗,z⃗\vec{b}, \vec{c}, \vec{z} 共面,则存在实数 λ,μ\lambda, \mu 使得 z⃗=λb⃗+μc⃗\vec{z} = \lambda\vec{b} + \mu\vec{c}。
代入得:
c⃗+a⃗=λb⃗+μc⃗\vec{c} + \vec{a} = \lambda\vec{b} + \mu\vec{c}
变形得:
a⃗−λb⃗+(1−μ)c⃗=0⃗\vec{a} - \lambda\vec{b} + (1 - \mu)\vec{c} = \vec{0}
因为 {a⃗,b⃗,c⃗}\{\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}\} 是基底,所以其对应系数必须全为 00,即 1=01 = 0,矛盾。
因此假设不成立,b⃗,c⃗,z⃗\vec{b}, \vec{c}, \vec{z} 不共面,可以作为空间的一个基底。

5. 分析选项 D 的向量组是否能作为基底

对于 D:设 w⃗=a⃗+b⃗+c⃗\vec{w} = \vec{a} + \vec{b} + \vec{c}。假设 x⃗,y⃗,w⃗\vec{x}, \vec{y}, \vec{w} 共面,则存在实数 λ,μ\lambda, \mu 使得 w⃗=λx⃗+μy⃗\vec{w} = \lambda\vec{x} + \mu\vec{y}。
代入得:
a⃗+b⃗+c⃗=λ(a⃗+b⃗)+μ(b⃗+c⃗)=λa⃗+(λ+μ)b⃗+μc⃗\vec{a} + \vec{b} + \vec{c} = \lambda(\vec{a} + \vec{b}) + \mu(\vec{b} + \vec{c}) = \lambda\vec{a} + (\lambda + \mu)\vec{b} + \mu\vec{c}
比较对应系数得:
{λ=1λ+μ=1μ=1\begin{cases} \lambda = 1 \\ \lambda + \mu = 1 \\ \mu = 1 \end{cases}
由第一、三式得 λ+μ=2\lambda+\mu = 2,与第二式矛盾,方程组无解。
因此假设不成立,x⃗,y⃗,a⃗+b⃗+c⃗\vec{x}, \vec{y}, \vec{a} + \vec{b} + \vec{c} 不共面,可以作为空间的一个基底。

综上所述,可以作为空间基底的有 B, C, D 三个选项。(原题解析中指出 D 亦为基底,但最后结论处由于笔误漏写了 D,正确答案应为 BCD)。

答案

BCD

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1已知向量a→=(3,2,3)\overrightarrow{a}=(\sqrt{3},2,3),与其同向的单位向量是()(\quad) A. (−34,−12,−34)(-\dfrac{\sqrt{3}}{4},-\dfrac{1}{2},-\dfrac{3}{4})…
  2. 2与空间向量a→=(1,2,−3)\overrightarrow {a}=(1,2,-3)共线的一个向量的坐标是()(\quad) A. (2,−1,0)(2,-1,0) B. (1,2,3)(1,2,3) C. (−12,−1,32)(-\dfrac{1}{2},-1,\dfrac{3}{2})…
  3. 3直线l1l_{1}的方向向量为e1→=(0,0,1)\overrightarrow {e_{1}}=(0,0,1),直线l2l_{2}的方向向量为e2→=(0,3,1)\overrightarrow {e_{2}}=(0,\sqrt{3},1),则直线l1l_{1}…
  4. 4已知向量a→=(x,2,2)\overrightarrow{a}=(x,2,2),b→=(2,y,−2)\overrightarrow{b}=(2,y,-2),c→=(3,1,z)\overrightarrow{c}=(3,1,z),a→/ ⁣/b→\overrightarrow{a}/\!/\overrightarrow{b}…
  5. 5已知平面αα的一个法向量为(1,2,−2)(1,2,-2),平面ββ的一个法向量为(−2,−4,k)(-2,-4,k),若α // βα\://\:β,则kk等于()(\quad) A. 22 B. −4-4 C. 44 …