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 u,v,w 是否共面,通常可以假设存在实数 λ,μ 使得 w=λu+μv。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 x=a+b,所以向量 a,b,x 共面,因此 {a,b,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 x,y,z 共面,则存在实数 λ,μ 使得 z=λx+μy。
将已知关系代入,得:
c+a=λ(a+b)+μ(b+c)=λa+(λ+μ)b+μc
因为 {a,b,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
该方程组显然无解,因此假设不成立,x,y,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 b,c,z 共面,则存在实数 λ,μ 使得 z=λb+μc。
代入得:
c+a=λb+μc
变形得:
a−λb+(1−μ)c=0
因为 {a,b,c} 是基底,所以其对应系数必须全为 0,即 1=0,矛盾。
因此假设不成立,b,c,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 w=a+b+c。假设 x,y,w 共面,则存在实数 λ,μ 使得 w=λx+μy。
代入得:
a+b+c=λ(a+b)+μ(b+c)=λa+(λ+μ)b+μc
比较对应系数得:
⎩⎨⎧λ=1λ+μ=1μ=1
由第一、三式得 λ+μ=2,与第二式矛盾,方程组无解。
因此假设不成立,x,y,a+b+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)。