Лекции по ЛинАл
.pdf
. dim n = n, . . e = (1, 0, 0, 0), e |
= (0,1, , 0, 0), , e = (0, 0, , 01) – n |
||
|
1 |
2 |
n |
( ). |
|
|
|
' . |
|
||
#. |
dim L = n |
f1 , f2 , , |
fn – ' L . |
f1 , f2 , , fn |
– ' L . |
|
|
. % , |
f1 , , fn . . g L |
||
f1 , , fn , g ( ). f1 , , fn
, . . L .
. .
,
.
# ( n ). $ , dim n = n . &
gk = (ak1 , ak 2 , , akn ) n , k = 1, n . ' .
g , , g |
n |
det A ≠ 0 |
||||
1 |
|
n |
|
|
|
|
|
a |
a |
a |
|
|
|
|
|
11 |
12 |
1n |
|
|
A |
= a21 |
a22 |
a2n . |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
an1 |
an 2 |
ann |
|
||
§12. #
% L – , L ≠ {0} (dim L ≥ 1) . &
Lo L, Lo ≠ .
. % Lo % % L ,
:
1. |
f , g Lo f + g Lo . |
2. |
f Lo λ λ f Lo . |
% Lo – L . *
1.θ Lo .
2. , f1 , , fn Lo λ1 , , λn , λ1 f1 + + λk fk Lo .
3.1 .
.
1. g Lo . ) 0 . % 0 g = θ Lo ( 2.).
2., I,II.
3.( Lo . *. . Lo
.
0, . Lo – . |
|
(
1.Lo = {0}, Lo L , . . Lo .
2.Lo = L , . . Lo .
1. 2. ( ).
% ( % %.
3. |
L = n , n ≥ 2. % k |
{ |
|
} |
|
1, 2, , n −1 , k – . & |
|||
|
Lk = {( x1 , , xk , 0, 0, , 0) n : x1 , , xk } n . Lk – n |
|||
|
( ). |
|
|
|
!, dim Lk = k |
1 ≤ dim Lk ≤ n −1. 2 . |
|||
. L – %, dim L = n ≥ 2 . Lo –
% % L ( . . Lo ≠ {0} Lo ≠ L ). Lo , % 1 ≤ dim Lo ≤ n −1.
. *. . Lo ≠ {0} , e1 Lo e1 ≠ 0 . ( {e1} ,
, L0 .
% |
, - - : n |
. |
|
% |
f1 , , fn L0 ( L) f1 , , fn – . + |
dim L , – L ( . §11). ( L0 = L ,
. (, f1 , , fn . *
, L0 (n −1) .
8 e1 L0 . e1 → e1 , e2 → e1 , e2 , e3 → → e1 , , ek , k ≤ n −1.
% k ≤ n −1 |
, |
|
L0 . |
|
|
(, e1 , , ek |
– L0 dim L0 = k , 1 ≤ k ≤ n −1 . |
|
% f1 , , fk |
– L ( L – ). |
|||||
. |
1 f1 , , fk |
|
|
|||
(! |
< f1 , , fk > ). |
|
||||
* |
< f1 , , fk >= {α1 f1 + + αk |
fk : α1 , ,αk } L . |
|
|||
". |
< f1 , , fk > – % % L . |
|
||||
. % f , g < f1 , , fk > , . . f = α1 f1 + + αk fk |
g = β1 f1 + + βk fk . |
|||||
* |
1) |
f |
+ g = (α1 + β1 ) f1 + + (αk + βk ) fk < f1 , , fk > . |
|
||
|
2) |
λ f = λα1 f1 + + λαk fk < f1 , , fk > . |
|
|
||
' &. |
%, dim < f1 , , fk >= rank { f1 , , fk } . |
|
||||
§13. . ()&
% . &
.
a x + a x + + a x = 0, |
|
a x + a x + + a x = b , |
|
|||||||
11 1 |
12 2 |
1n n |
|
11 1 |
12 2 |
1n n |
1 |
|
||
a |
x + a x + + a x = 0, |
|
a |
x + a x + + a x = b , |
|
|||||
|
21 1 |
22 2 |
2n n |
(13.0) |
|
21 1 |
22 2 |
2n n |
2 |
(13.1) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
+ am 2 x2 |
+ + amn xn = 0. |
|
|
|
+ am 2 x2 |
+ + amn xn = bm . |
|
|
am1 x1 |
|
am1 x1 |
|
|||||||
+ |
Ax = 0 (13.0) |
|
Ax = b (13.1). |
|
|
||
! A = A |
= (a ) , |
x n , |
b m , |
|
|
||
|
|
( m×n ) |
ij |
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
x |
|
|
|
|
b |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
x = x2 |
|
= [x1 , , xn ] − |
- |
b = b2 |
|
= [b1 , , bn ] |
|
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|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xn |
|
|
|
|
bn |
|
|
-
−
,
.
L0 = { x n |
: Ax = 0} |
– - (13.0), |
|
||
L = { x n |
: Ax = b} |
– - (13.1). |
|
||
/ L0 , . . 0 L0 . |
|
||||
% L ≠ ( , (13.1) – ). |
|
||||
. f n – (13.1) ( . . f L , f |
– +). |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L = f + L0 ≡ { f + x : x L0 }. |
|
(13.2) |
|
|
|
|
|
|
* - -
- .
. % f – - (13.1) ( . . f L ). |
|
||||||||
. |
& |
x L0 |
( - ) |
|
|
||||
|
A( f + x) = Af + Ax = b + 0 = b |
|
( f + x) L |
( f + L0 ) L . |
|
||||
. |
& |
xy L . % |
x = y − f |
Ax = A( y − f ) = Ay − Af = b − b = 0 |
|
||||
|
x = y − f L0 |
|
y = f + x |
|
x L0 |
|
L f + L0 . |
|
|
$ . . , |
L = f + L0 . |
|
|
|
|
|
|||
* . $
- .
1. % (13.1) . &- (13.1)
, (13.0) -
x1 = x2 = = xn = 0 .
2. % L0 = {0} ( . . (13.0)
- ). * b m (13.1)
- .
(13.2). -
.
. L0 – % % n ( . . $ (
' % %).
. % .
1) |
% x, y L0 |
A(x + y) = Ax + Ay = 0 + 0 = 0 |
|
|
(x + y) L0 . |
|
2) |
% x L0 , λ |
|
A(λ x) = λ Ax = λ 0 = 0 |
|
|
(λ x) L0 . |
$ 1), 2) , L |
– n . |
|
|
|||
|
0 |
|
|
|
|
|
! L0 .
6 - |
L0 |
|
(13.2) |
||
f |
||
: |
L |
|
0 |
||
|
. 2 (3(&)
(13.0) - .
!.
1). (13.0) 3(& .
2), L0 = {0} , 3(& .
#$
I) & (13.0). ( 2%
:
j1 |
|
j2 |
|
jr |
|
|
|
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|
1 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
|
|
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|
|
0 |
0 |
1 |
* |
0 |
* |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
0 |
* |
|
. |
|
|
|
||||||
|
0 |
|
0 |
1 |
* |
|
|
|
|
|
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||||||
|
0 |
0 |
|
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||||
|
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II) |
|
x j |
, x j |
, , x j |
, |
|||||||
|
|
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|
1 |
2 |
|
r |
- .
III) $ :
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|||
|
|
|
|
(n − r) , |
|
||||
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|||
(n − r) - (13.0).
, - , - (13.0)
. (, (3(&).
#. dim L0 = n − r , dim L0 – -
L0 , n – , r = rank A . |
|
. " 3(&.
|
x + x + x + x = 0 |
|
|
|
|
|
|
1 1 1 1 |
|
1 1 1 1 |
|
|
1 0 −1 −2 |
|||||||||||||||||||||
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
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|||
) |
x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 = 0 |
|
|
|
|
|
|
1 2 3 4 |
|
~ |
|
0 1 2 3 |
|
~ |
|
|
|
. |
||||||||||||||||
|
|
+ 3x2 + 5x3 + 7 x4 = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
|
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|
|
0 2 4 6 |
|
|
|
0 1 2 3 |
|||||||||||
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
1 3 5 7 |
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||
- : |
|
|
|
x1 = x3 + 2x4 , |
|
|
|
|
x2 = −2x3 − 3x4 . |
|
|
|
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|||||||||||||||||||
|
|
|
|
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x1 |
|
|
x2 |
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|
x3 |
x4 |
|
|
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|
3(& : |
f1 = |
|
1 |
|
|
−2 |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
( ( ) , |
||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
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|
|||||||||||||||||||||||
f2 |
= |
2 |
|
|
−3 |
|
|
|
0 |
1 |
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|
|||||||||||||||||||
|
|
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|
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|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
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|
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|||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||
|
|
|
|
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|
1 |
|
|
|
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|
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|
c1 |
c2 |
– |
|
|||||||||||
- : |
|
x2 |
|
|
|
|
−2 |
|
|
−3 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
x |
= c1 |
1 + c2 0 , |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
( c , c ). |
|
|
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|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
3 |
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
|
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|
|||||||||||||||
|
{ 1 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
) |
2 |
3 |
4 |
4 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||||||
x |
− x |
+ 2x |
+ 4x |
= 0 |
, |
|
|
|
|
|
|
x |
= x |
− 2x − |
4x . |
|
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|
|||||||
|
|
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|
|
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|
x1 |
|
|
x2 |
|
|
|
x3 |
x4 |
|
|
x |
|
|
|
|
1 |
|
−2 |
|
|
|
−4 |
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|||||||||
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f = |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
1 + c |
0 + c |
0 . |
||||||||
3(& : |
f |
|
= |
|
|
−2 |
|
0 |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
= c |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
1 |
|
0 |
2 |
1 |
|
3 |
|
0 |
|||
|
|
|
|
|
f |
3 |
= |
|
−4 |
0 |
0 |
1 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
) |
3x1 − 5x2 + 7 x3 = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x4 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
||||||||||||||||
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|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
|
x2 |
x3 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
5 |
|
−7 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
f1 = |
|
|
5 |
|
|
3 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
= c1 |
3 + c2 |
0 |
. |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
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|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
f2 = |
−7 |
0 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
0 |
|
3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
§14. ($ %
- .
. A = A ( ).
( n×n)
( : 1) A – , . . det A ≠ 0 ;
2)A−1 ( );
3)( Ax = b - b ;
4)Ax = 0 - ;
5)rank A = n ;
6)( ( ) ;
7)( ( ) n .
' &. %
.
