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Лекции по ЛинАл

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☆

. 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

b

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

x = x2

 

= [x1 , , xn ] −

-

b = b2

 

= [b1 , , bn ]

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

1

*

0

*

0

*

 

 

 

 

 

 

0

0

1

*

0

*

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

*

 

.

 

 

 

 

0

 

0

1

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II)

 

x j

, x j

, , x j

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

x1 + 2x2 + 3x3 + 4x4 = 0

 

 

 

 

 

 

1 2 3 4

 

~

 

0 1 2 3

 

~

 

 

 

.

 

 

+ 3x2 + 5x3 + 7 x4 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2 4 6

 

 

 

0 1 2 3

 

x1

 

 

 

 

 

 

1 3 5 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- :

 

 

 

x1 = x3 + 2x4 ,

 

 

 

 

x2 = −2x3 − 3x4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

x2

 

 

 

x3

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3(& :

f1 =

 

1

 

 

−2

 

 

 

1

0

 

 

( ( ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

=

2

 

 

−3

 

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c1

c2

–

 

- :

 

x2

 

 

 

 

−2

 

 

−3

 

 

 

 

x

= c1

1 + c2 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( c , c ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

{ 1

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

)

2

3

4

4

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

− x

+ 2x

+ 4x

= 0

,

 

 

 

 

 

 

x

= x

− 2x −

4x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

x2

 

 

 

x3

x4

 

 

x

 

 

 

 

1

 

−2

 

 

 

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

x2

x3

 

 

 

x

 

 

 

 

5

 

−7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1 =

 

 

5

 

 

3

 

 

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

= c1

3 + c2

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2 =

−7

0

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

0

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§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 .

' &. %

.