Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Otvety_na_voprosy_po_Aig.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
1.32 Mб
Скачать

Определение

Линейное, или векторное пространство   над полем P — это непустое множество L, на котором введены операции

  1. сложения, то есть каждой паре элементов множества   ставится в соответствие элемент того же множества, обозначаемый   и

  2. умножения на скаляр (то есть элемент поля P), то есть любому элементу   и любому элементу   ставится в соответствие элемент из  , обозначаемый  .

При этом на операции накладываются следующие условия:

  1. , для любых   (коммутативность сложения);

  2. , для любых   (ассоциативность сложения);

  3. существует такой элемент  , что   для любого   (существование нейтрального элемента относительно сложения), в частности L не пусто;

  4. для любого   существует такой элемент  , что   (существование противоположного элемента).

  5.  (ассоциативность умножения на скаляр);

  6.  (умножение на нейтральный (по умножению) элемент поля P сохраняет вектор).

  7.  (дистрибутивность умножения на вектор относительно сложения скаляров);

  8. (дистрибутивность умножения на скаляр относительно сложения векторов).

Элементы множества L называют векторами, а элементы поля P — скалярами. Свойства 1-4 совпадают с аксиомами абелевой группы.

Простейшие свойства

  1. Векторное пространство является абелевой группой по сложению.

  2. Нейтральный элемент   является единственным, что вытекает из групповых свойств.

  3.  для любого  .

  4. Для любого   противоположный элемент   является единственным, что вытекает из групповых свойств.

  5.  для любого  .

  6.  для любых   и  .

  7.  для любого  .

  1. Определение базиса линейного пространства. Теорема о единственности разложения вектора по данному базису.

  Базис - любая упорядоченная система   из n линейно независимых векторов пространства  .

     Обозначение: 

     Для каждого вектора   существуют числа   такие что

     Числа   называются координатами вектора   в базисе ( ) (определяются однозначно), X = (x) - координатный столбец вектора   в этом базисе. Употребляется запись: 

Теорема. (О разложении вектора по базису.)

Любой вектор векторного пространства можно разложить по его базису и притом единственным способом.

   Доказательство. 1) Пусть L произвольная прямая (или ось) и базис  . Возьмем произвольный вектор  . Так как оба вектора   и  коллинеарные одной и той же прямой L, то  . Воспользуемся теоремой о коллинеарности двух векторов. Так как  , то найдется (существует) такое число  , что   и тем самым мы получили разложение вектора   по базису   векторного пространства 

  1. Координаты вектора линейного пространства в данном базисе. Способ определения линейно зависимости векторов линейного пространства.

. Пусть e1,e2,…,en – базис пространства V, x,y – произвольные элементы пространства V. При сложении элементов их координаты складываются, при умножении произвольного элемента х на любое число l все координаты этого элемента умножаются на l.

[Док-во]: x=a1e1+a2e2+…+anen=i=1ånaiei=(e1,e2,…,en)(a1,a2,…,an).

y=b1e1+b2e2+…+bnen=i=1ånbiei=(e1,e2,…,en)(b1,b2,…,bn).

1) x+y= i=1ånaiei+i=1ånbiei=i=1ån(aI+bI)ei=(e1,e2,…,en)(a1+b1,…,an+bn)= (a1+b1)e1+…+(an+bn)en;

2) lx=l* i=1ånaiei= i=1ånlaiei=(e1,e2,…,en)(la1,…,lan)= (la1)e1+…+(lan)en

[Лемма]: Пусть e1,e2,…,en базис в пространстве V, f1, f2,…, fn – элементы пространства V. Векторы f1, f2,…, fn линейно зависимы в том и только том случае, когда линейно зависимы столбы их координат.

[Док-во]: f1= (e1,e2,…,en)(a1,a2,…,an)

l1f1+l2f2+…+lnfn=(e1,e2,…,en)[l1(a11,a12,…,a1n)+…+ln(an1,an2,…,ann)] => вектора f1,f2,…,fnлинейно зависимы в том и только том случае, когда l1(a11,a12,…,a1n)+…+ln(an1,an2,…,ann) = (0,0,…,0) а это значит, что столбцы их координат должны быть линейно зависимыми.

  Система векторов e1,e2, ..., ek линейного пространства L называется линейно независимой системой, если равенство С1·e12·e2+ ...+Сk· ek = 0 возможно только когда все коэффициенты С1, С2, ..., Сk равны нулю.

Здесь 0 — нулевой вектор линейного пространства L, С1, С2, ..., Сk — числовые коэффициенты.

  Если система векторов e1,e2, ..., ek линейного пространства L не является линейно независимой системой, то она называется линейно зависимой системой векторов.

  1. Связь между базисами линейного пространства. Матрица перехода (теорема о невырожденной матрицы перехода)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]