∫π每天一道数学题
2026年8月25日 · 星期二

空间点集与线性无关条件(选择题)

立体几何
#80
数学证明是对美的追求。——莱夫谢茨

集合 Ω\Omega 中任取 P1,P2,P3ΩP_1,P_2,P_3\in\Omega,存在不全为 00λi\lambda_i 使得 λ1OP1+λ2OP2+λ3OP3=0\lambda_1\overrightarrow{OP_1}+\lambda_2\overrightarrow{OP_2}+\lambda_3\overrightarrow{OP_3}=\vec{0}。已知 (1,0,0)Ω(1,0,0)\in\Omega,则 (0,0,1)Ω(0,0,1)\notin\Omega 的充分条件是( )

A. (0,0,0)Ω(0,0,0)\in\Omega

B. (1,0,0)Ω(-1,0,0)\in\Omega

C. (0,1,0)Ω(0,1,0)\in\Omega

D. (0,0,1)Ω(0,0,-1)\in\Omega

参考解析

Ω\Omega 中任取 P1,P2,P3P_1,P_2,P_3,存在不全为零的 λi\lambda_i 使 λ1OP1+λ2OP2+λ3OP3=0\lambda_1\overrightarrow{OP_1}+\lambda_2\overrightarrow{OP_2}+\lambda_3\overrightarrow{OP_3}=\vec{0}

Ω\Omega 中任意三点共面(过原点的平面)。

(1,0,0)Ω(1,0,0)\in\Omega。需找充分条件使 (0,0,1)Ω(0,0,1)\notin\Omega

(0,0,1)Ω(0,0,1)\in\Omega,取 P1=(1,0,0)P_1=(1,0,0)P2=(0,0,1)P_2=(0,0,1)P3P_3Ω\Omega 中任一点,需三向量线性相关(共面)。

(0,1,0)Ω(0,1,0)\in\Omega(选项 C):P1=(1,0,0)P_1=(1,0,0)P2=(0,1,0)P_2=(0,1,0)P3=(0,0,1)P_3=(0,0,1),三个标准基向量线性无关,矛盾!故 (0,0,1)Ω(0,0,1)\notin\Omega

但这是充要条件吗?需 Ω\Omega 中存在 (1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1) 才矛盾。若 Ω\Omega 不含 (0,1,0)(0,1,0),则 C 的条件不成立。

(1,0,0)Ω(-1,0,0)\in\Omega(选项 B):P1=(1,0,0)P_1=(1,0,0)P2=(1,0,0)P_2=(-1,0,0)P3=(0,0,1)P_3=(0,0,1)OP1=(1,0,0)\overrightarrow{OP_1}=(1,0,0)OP2=(1,0,0)\overrightarrow{OP_2}=(-1,0,0)OP3=(0,0,1)\overrightarrow{OP_3}=(0,0,1)λ1(1,0,0)+λ2(1,0,0)+λ3(0,0,1)=(0,0,0)\lambda_1(1,0,0)+\lambda_2(-1,0,0)+\lambda_3(0,0,1)=(0,0,0)λ1=λ2\lambda_1=\lambda_2λ3=0\lambda_3=0。取 λ1=λ2=1,λ3=0\lambda_1=\lambda_2=1,\lambda_3=0 满足。不矛盾!

(0,0,1)(0,0,1) 可以在 Ω\Omega 中(当 (1,0,0)Ω(-1,0,0)\in\Omega 时),B 不是充分条件。

选项 C 正确:(0,1,0)Ω(0,1,0)\in\Omega 时若 (0,0,1)Ω(0,0,1)\in\Omega,取三标准基向量线性相关矛盾。

答案

C

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