1060963_B9CC3_zinenko_s_n_lineinaya_algebra
.pdfПроверим сначала основное свойство операторов проектирования:
Q=I −P =
Очевидно,
|
|
|
|
|
4 1−1 4 1−1 4 1−1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
P P = −6 −1 2 |
|
−6 −1 2 |
|
= −6 −1 2 |
=P |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
6 2 −1 |
|
|
6 2 −1 |
|
|
6 2 −1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 0 0 4 1−1 −3−1 1 |
|
|
|
|
|
−3−1 1 −3−1 1 −3−1 1 |
|
||||||||||||||||||
0 1 0 |
− −6 −1 2 |
= |
6 2−2 |
|
Q Q= 6 2−2 |
|
|
6 2−2 |
|
= |
6 2−2 |
|
=Q |
||||||||||||
0 0 1 |
|
6 2 −1 |
|
−6−2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−6−2 2 |
|
−6−2 2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
−6−2 2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1−1 −3−1 1 0 |
// |
0 −3−1 1 4 1−1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
P Q = |
−6 |
−1 2 |
6 2−2 |
= |
0 |
0 |
0 |
= |
6 2−2 |
|
−6 −1 2 |
=Q P |
|
|
|||||||||||
|
|
6 2 −1 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
−6−2 2 |
|
−6−2 2 |
6 2 −1 |
|
|
|
|
Далее, найдем образ F =RanP и ядро G =KerP оператора P .
С этой целью приведем матрицу оператора к “единичному” виду методом Гаусса
4 ±1 −1 |
|
2 |
|
1 0 |
|
||||
|
−6 |
−1 ±2 |
|
~ |
−2 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
±2 −1 |
|
±0 |
0 |
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|||||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q2 |
|
|
q3 |
|
|
|
|
|
q2 |
|
|
|
q3 |
|
|
|||||||||||
F = RanP = Lin{q 2 , q3 }= |
|
= f1 + 2 f 2 , |
|
q3 = − f1 |
− |
|
|
≡ Lin{ f1, f 2 } |
|||||||||||||||||||||||||||||||
q 2 |
|
f 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x2 |
= −2x1 |
|
|
|
|
|
x1 1x1 |
|
|
|
1 |
|
|
G = Lin{ g1 } |
|||||||||||||||||||||||
G = KerP |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
= −2x1 |
|
= x1 |
−2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
x |
= |
2x |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
|
|||
Аналогично, найдем образ G = Ran Q и ядро F = Ker Q оператора Q . |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 −1 1 |
|
−3 −1 1 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 2 |
|
−2 |
|
~ |
|
0 0 |
|
±0 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−6 |
−2 |
|
2 |
|
|
|
|
0 ±0 |
|
0 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|||||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q3 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
G = RanQ = Lin{q3 }= |
|
|
|
≡ Lin{ g1 } |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
q3 |
= g1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
1x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
F =Lin{ f1, f 2 } |
|||||||||
|
= 3x1 |
+1x2 |
|
x2 |
|
= |
|
|
|
+1x2 |
|
=x1 |
|
0 |
|
+x2 |
|
|
1 |
|
|||||||||||||||||||
F =KerQ x3 |
|
|
3x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
1 |
+1x |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
Справедливость разложения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 +3 f 2 |
|
|
|
|
|
|
f 2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Rn = F +iG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
вытекает, |
например, |
из |
того, |
что |
|
объединенная |
|
система |
базисных векторов |
||||||||||||||||||||||||||||||
{ f1, f 2 } { g1 } образует базис в R3 |
|
( № 9.2. d. ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Осталось, разложив произвольный вектор h по “новому” базису {{ f1, f 2 }, { g1 }} |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h = (α1 f1 +α2 f 2 )+(β1 g1 ) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
непосредственно убедиться, что |
P h = (α1 f1 +α2 f 2 ), |
Qh = (β1 g1 ) |
|
61
№ 10.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть |
|
|
|
|
{ λ1, ... , λk , ... , λm } |
|
|
|
|
|
||||
все различные |
собственные |
значения линейного оператора A , соответствующие |
||||||||||||
собственным подпространствам |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
{ F1, ... , Fk , ... , Fm } |
|
|
|
|
|
||||
Обозначим базисы собственных подпространств через |
|
|
|
|
|
|||||||||
{{ |
f1 |
1 |
, ... , f1 |
n1 |
}, ... ,{ fk |
1 |
, ... , fk |
nk |
}, ... ,{ |
fm |
1 |
, ... , fm |
n m |
}} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В общем случае, объединенная система подбазисов всего лишь некоторая линейно
независимая система векторов в пространстве E ( № 9.2. a. , |
b. , |
c.). |
|
|||||||||||||||||||||||||||
Пусть объединенная система собственных векторов образует базис в пространстве E . |
||||||||||||||||||||||||||||||
В этом случае ( № 9.2. d. ) |
|
оператор |
A , |
имеющий в некотором (старом) базисе { e } |
||||||||||||||||||||||||||
матрицу A , в базисе { |
|
f } из собственных векторов (новом) имеет диагональную матрицу |
||||||||||||||||||||||||||||
λ 1 |
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
λ1In1 |
|
|
0 |
|
|
|
0 |
||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
λ1 |
|
λk |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|||||||
Λ = |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
= |
0 |
|
λ |
k |
n k |
|
0 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
λk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
λm |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λm |
|
|
|
|
|
|
λm In m |
|||||||
(поэтому соответствующий оператор называется диагонализируемым). |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Обозначим через tki |
|
столбец-координат собственного вектора |
f k i |
|
, соответствующим |
|||||||||||||||||||||||||
собственному значению λk , |
в старом базисе { e }. Тогда матрица перехода от старого |
|||||||||||||||||||||||||||||
базиса { e } к новому { |
|
|
f } базису из собственных векторов равна |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
T = t |
1 1 |
|
, ... , t |
1 n1 |
, ... , |
t |
k1 |
, ... , t |
k nk |
, ... , t |
m |
1 |
, ... , t |
m n m |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно,
A =T Λ T −1 .
Далее, произвольный вектор пространства может быть однозначно разложен по базису
h = |
( |
x |
f |
+ ... + x |
f |
+ ... + |
( |
x |
k1 |
f |
k1 |
+ ... +x |
knk |
f |
k nk ) |
+ ... + |
( |
x |
m1 |
f |
m1 |
+ ... +x |
m n m |
f |
m n m ) |
|||||
|
11 |
11 |
\\ |
1n1 |
1n1 ) |
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
\\ |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
f 1 |
F1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f k Fk |
|
|
fk |
|
|
|
|
|
|
|
f m Fm |
|
|
|||
т. е., в данном случае, в сумму собственных векторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
h = f1 + ... + fk + ... + fm |
|
|
E = F1 +i |
... +i |
Fk +i |
... +i Fm |
|
|
|
получивших название проекций вектора h на собственные подпространства Fk |
||||||||||||||||||||||||||||||||
параллельно сумме остальных собственных подпространств |
F1 +i ... +i |
Fm . |
|
|
|
|
|
на |
||||||||||||||||||||||||
Действие оператора A сводится к |
|
|
|
умножению |
каждого |
слагаемого |
|
|||||||||||||||||||||||||
соответствующее собственное значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
A h = λ1 f1 + ... + λk fk + ... + λm fm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Определим операторы проектирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Pk |
|
|
|
|
|
|
Pj |
Pi = Pi Pj |
= δi j Pj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
h → fk = Pk h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Полученным выше разложениям произвольного вектора |
|
h |
и действию оператора |
A с |
||||||||||||||||||||||||||||
помощью проекторов можно придать вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
i |
|
|
i i i |
h |
= |
|
f |
|
|
+...+ |
|
f |
|
|
+...+ f |
|
|
|
I = P |
+ ... + |
|
P |
|
+ ... + P |
||||||
E |
=F1 +... +Fk +... +Fm |
|
|
|
|
1 |
+...+λ |
|
|
k |
|
|
...+λ |
|
m |
|
|
1 |
|
+...+λ |
|
k |
|
+...+λ |
m |
|||||||
A |
|
=λ |
k |
I |
n |
Ah |
=λ |
1 |
f |
1 |
k |
|
f |
k |
+ |
m |
f |
m |
A=λ |
P |
k |
P |
k |
P |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
|
|
|
m m |
|||||||||||||
|
|
Fk |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
62
Замечание. Полученное спектральное разложение диагонализируемых операторов позволяет для них естественным образом ввести функциональное исчисление, полагая
y = f (x) B = f (A) = f (λ1 )P1 + ... + f (λk )Pk + ... + f (λm )Pm
Соответственно, для диагонализируемых матриц имеем
|
f (λ1)In1 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = f (x) B = f (A) =T f (Λ) T −1 =T |
0 f (λk )In |
k |
0 |
|
|
T −1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 f (λ |
m |
)I |
n |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
Замечание. Можно построить “естественное” функциональное исчисление произвольных матриц (операторов), содержащих жордановы клетки ( № 9.2. a. , b. , c.).
Построим характеристический полином матрицы
|
−1 −1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 −λ −1 |
|
|
1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
A = 6 |
4 −2 |
|
|
pA (λ) = det (A −λI ) = |
|
|
6 |
|
4 −λ |
−2 |
|
= −λ3 + 7λ2 −16λ +12 = |
||||||||||||||||
|
|
−2 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−6 |
|
−2 4 −λ |
|
|
|
|||||
|
−6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= −(λ − 2)2 (λ −3) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Найдем собственные значения λ : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
pA (λ) = 0 λ1 = 2, λ2 = 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Получим соответствующие собственные векторы t : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
(A −λI )t = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
λ1 |
? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−1 − 2 −1 |
1 x1 |
0 |
|
|
|
x1 |
|
= x |
|
1 |
|
±0 |
|
|||||||||||||||
|
6 4 − 2 |
−2 |
|
x |
= |
0 |
|
|
|
x |
|
|
|
0 + x |
1 |
|
||||||||||||
|
−6 |
−2 4 − |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
||||||||
|
2 |
x3 |
0 |
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
3 |
|
1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
\\ |
|
|
|
|
? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 1 |
|
|
t1 2 |
|
||
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−1 −3 −1 |
1 x1 |
0 |
|
|
|
x1 |
|
= x |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
6 4 −3 −2 |
x |
= |
0 |
|
|
|
x |
|
|
|
−2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
−6 |
−2 4 −3 |
|
x2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
Тройка собственных векторов {{t11 , |
t1 2 }, { t 2 1 }} |
t 2 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
образует базис. |
||||||||||||||||||||||||||||
Матрица |
T перехода от |
старого |
канонического |
базиса |
|
{ e } к новому базису из |
||||||||||||||||||||||
собственных векторов { t } ={{t11 , |
|
t1 2 |
}, |
{ t 2 1 }} |
равна |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 0 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1 −1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
T = |
0 1−2 |
|
|
|
|
|
|
T |
−1 = −6 |
−1 2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 |
|
|||||||||
В базисе из собственных векторов матрица оператора диагональная |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ1 |
|
0 0 2 0 0 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
A = Λ = |
|
0 |
λ1 ±0 = |
|
0 2 ±0 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 λ |
|
|
|
|
0 0 3 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
63
Проверку справедливости разложения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 −1 1 1 0 1 2 0 0 4 1 −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
A = |
6 4 −2 |
= |
|
0 1−2 |
|
|
0 2 0 |
|
|
|
−6 −1 2 |
|
|
=T Λ |
T −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−6 −2 4 |
|
|
3 1 2 |
|
|
|
0 0 3 |
|
|
|
−3 −1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
удобно провести в следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A T =T Λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ1 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
A t |
11 |
, t |
|
|
, t |
2 1 |
= t |
11 |
, t |
1 |
2 |
, t |
2 1 |
|
0 |
|
λ |
1 |
|
0 |
At |
11 |
, At |
1 2 |
, At |
2 |
|
= λ |
1 |
t |
11 |
, |
λ |
1 |
t |
1 2 |
,λ |
2 |
t |
2 1 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Построим “косые” проекторы Pk |
на собственные подпространства параллельно другим. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 0 0 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0 |
|
|
|
|
|
1 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
I =T T −1 =T I T −1 =T |
|
0 1 |
0 |
|
T −1 =T |
|
|
0 1 |
0 |
T |
|
−1+T |
0 0 0 |
|
T −1 = |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 0 0 |
|
|
|
|
|
0 0 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
* |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
*±* |
|
|
|
|
0 0 0 |
|
*±* * |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1±0 |
1 0 |
|
4 1 −1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= |
±0 1 |
* |
|
0 1 |
±0 |
|
|
−6 −1 2 |
|
|
+ ±* * |
−2 |
|
|
|
0 0 |
±0 |
|
|
|
* *±* |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* * * |
|
|
|
* * |
|
|
|
|
|
|
±0 ±0 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
3 1 |
* |
±0 ±0 0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
−3 −1 1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0 |
|
4 1 |
−1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1−1 |
|
|
−3 −1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
|
0 1 |
|
+ |
|
−2 |
|
|
|
|
|
|
= |
|
−6 −1 2 |
|
+ |
|
6 2 −2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 −1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 1 |
−6 |
−1 2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 2 −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−6 −2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
|
|
|
|
|
P2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из построения проекторов очевидно “косое” разложение единицы и спектральное разложение диагонализируемого оператора, задаваемого матрицей A
I = P1 + P2 A = λ1 P1 + λ2 P2
Наконец, найдем значение характеристического полинома pA ( A) . Из разложения следует
I =T I T −1, A =T Λ T −1, A2 =A A =T Λ (T −1 T ) Λ T −1 =T Λ2 T −1, |
A3 =...=T Λ3 T −1, ... |
||||
так что |
|
|
|
|
|
pA (λ1) 0 |
0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
=0 |
pA ( A) =−A3 +α2 A2 +α1A+α0 I =T (−Λ3+α2Λ2 +α1Λ+α0 I )T −1=T |
0 |
pA (λ1) 0 |
T −1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
pA (λ |
|
|
|
2 ) |
|
Замечание. Для любого произвольного оператора справедлива теорема Гамильтона-Кели pA ( A) = 0
64
11.ЕВКЛИДОВО ПРОСТРАНСТВО
№11.1. Можно ли принять в данном пространстве в качестве скалярного произведения функцию двух векторных аргументов
a. Rn : |
( x, y ) |
n |
|
|
m |
|
= ∑xk yk ; |
|
( x, y )= ∑xk yk , m < n |
||||
|
|
|
k =1 |
|
|
k =1 |
b. Pn : |
( |
p, q ) |
n |
|
( |
m |
= ∑ p (xk )q (xk ); |
p, q )= ∑ p (xk )q (xk ), m < n |
|||||
|
|
|
k =1 |
|
|
k =1 |
c. Pn a, |
b : ( |
p, q )= b∫ρ(x)p(x)q(x)dx, где весовая функция ρ(x) > 0 - непрерывна. |
||||
|
|
|
a |
|
|
|
a. Cn : |
( x, y ) |
n |
|
|
n |
|
= ∑xk yk ; |
|
( x, y )= ∑xk yk |
||||
|
|
|
k =1 |
|
|
k =1 |
b. Pn : |
( |
p, q ) |
n−1 |
|
( |
m−1 |
= ∑ak bk ; |
|
p, q )= ∑ak bk , m < n |
||||
|
|
|
k = 0 |
|
|
k = 0 |
c. Pn 0, + ∞ ): |
+∞ |
|
|
|||
( p, q )= ∫ |
e −x p(x)q(x)dx |
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
№ 11.2. Записать неравенство треугольника и неравенство Коши-Буняковского для скалярных произведений ( № 11.1. )
|
|
|
Ортогонализировать базис в Rn , полагая ( |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
№ 11.3. |
x, |
y )= ∑xk |
yk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
−5 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
1 |
|
|
|
6 |
||||||||||
a. f |
|
f |
|
f |
|
= |
b. |
f |
|
= |
−4 |
|
, |
f |
|
= |
±5 |
, |
f |
|
= ±5 |
, |
f |
|
= |
2 |
||||||||||||
|
= |
−2 , |
|
= |
6 , |
|
−5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
1 |
|
|
2 |
|
−1 |
|
3 |
|
|
5 |
|
|
1 |
|
±4 |
|
|
|
2 |
|
±1 |
|
|
|
3 |
|
7 |
|
|
|
4 |
|
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
3 |
|
|
|
−3 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
−3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
5 |
|||||||||
a. f |
|
f |
|
f |
|
= |
b. |
f |
|
= |
3 |
|
, |
f |
|
= −3 |
, |
f |
|
= ±9 |
, |
f |
|
= |
−5 |
|||||||||||||
|
= 6 , |
|
= |
−2 , |
|
5 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
3 |
|
|
2 |
|
1 |
|
3 |
|
|
2 |
|
|
1 |
|
−3 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
4 |
|
±3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
№ 11.4. |
Ортогонализировать базис в Pn a, b , полагая ( p, q )= b∫ρ(x)p(x)q(x)dx |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{x 0 , |
x1, x2 , |
...}, |
x −1, +1 |
, |
ρ(x) ≡1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{x 0 , |
x1, x2 , |
...}, |
|
|
+ ∞ |
) |
|
ρ(x) = e −x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
x 0, |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ 11.5. Проверить, чтосистемакомплексно-значныхфункцийобразуетортонормированный базис в пространстве тригонометрических полиномов со скалярным произведением
T2n+1={T (x) =bn sin nx +...+b1 sin x +a 0 +a1 cos x +...+an cos nx }, (T, S )=+∫π T (x) |
|
dx |
|||||||||||||||||||||
S(x) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−π |
||
{ |
1 |
|
sin nx , ... , |
1 |
sin x , |
1 |
, |
1 |
cos x , |
... , |
|
1 |
cos nx } |
||||||||||
π |
π |
|
2π |
|
π |
π |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
{ |
1 |
|
|
e −i n x , ... , |
|
1 |
|
e −i x , |
|
1 |
|
, |
|
1 |
|
e +i x |
, ... , |
|
1 |
|
e +i n x } |
||
2π |
|
|
2π |
|
2π |
|
2π |
|
2π |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65
Теория |
|
|
(a, b) |
|
|
Скалярным произведением называется |
скалярная функция |
двух векторных |
|||
аргументов, удовлетворяющая условиям: |
|
|
|
||
1 |
( a, a )≥ 0 (= 0 a = 0) |
|
|
|
|
2 |
( a, b )= ( b, a ) |
|
|
|
|
3 |
(α a, b ) = α ( a, b ) |
|
( a, α b )= α ( a, b ) |
|
|
4 |
( a + b, c )= ( a, c )+( b, c ) |
|
( a, b + c )= ( a, b )+ ( a, c ) |
|
|
Замечание. В вещественном пространстве аксиома 2 имеет вид ( x, y )= ( y, x )= ( y, x ). |
|||||
Замечание. Проверка условий 2 , 3 , 4 |
как правило тривиальна. Затруднения обычно |
||||
вызывает проверка 1 . |
|
|
|
|
|
Линейное пространство En со скалярным произведением называется евклидовым. |
|||||
Замечание. Евклидово пространство En можно рассматривать как абстрактный аналог |
геометрического пространства V , в котором кроме операций сложения векторов и умножения на скаляр определены длины векторов и углы между ними ( № 1.3. a. ).
В просто линейном пространстве нельзя представить себе, что один вектор короче другого, или что пара векторов образует прямой угол. Наделение линейного пространства абстрактным скалярным произведением позволяет ввести аналог длины вектора ( № 11.2. ) и угла между ними, в частности, ортогональность ( № 11.3. ).
№ 11.1. a.
В координатном пространстве Rn столбцов x, y, z , ... высоты скалярная функция столбцов
|
|
|
( |
|
n |
|
|
|
|
x, y ) = ∑xk yk |
|
||
Проверим справедливость аксиом |
|
k =1 |
|
|||
|
|
|
||||
|
n |
n |
|
|
(xk )2 = 0 x = 0) |
|
1 |
( x, x )= ∑xk xk = ∑(xk )2 ≥ 0 (= 0 |
|||||
|
kn=1 |
kn=1 |
|
y, x ) |
|
|
2 |
( x, y )= ∑xk yk = ∑ yk xk = ( |
|
|
|||
|
k =1n |
k =1 |
n |
|
( x, y ) |
|
3 |
(α x, y )= ∑ α xk yk =α ∑xk yk =α |
|
||||
|
k =1n |
|
k =1 |
n |
n |
)+( y, |
4 |
( x + y, z )= ∑(xk + yk )zk = ∑xk zk |
+ ∑ yk zk = ( x, z |
||||
|
k =1 |
|
k =1 |
k =1 |
|
n рассматривается
z )
Замечание. Скалярная функция
|
|
|
m |
|
|
|
|
( x, y )= ∑ xk yk , m < n |
|
|
|||
|
|
|
k =1 |
|
|
|
очевидно, удовлетворяет условиям 2 |
, 3 |
, 4 и почти условию 1 |
, кроме уточнения |
|||
|
( |
|
? |
|
|
|
Действительно, |
= |
0 x = 0 ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
m |
m |
|
|
|
|
xm +1, ... , xn |
0 = ( x, x )= ∑xk xk = ∑(xk )2 |
|
xk = 0, |
m < n; |
|||
k =1 |
k =1 |
|
|
|
|
|
т.е. “скалярный” квадрат |
( x, x )= 0 |
равен |
нулю для |
ненулевых векторов x ≠ 0 с |
||
ненулевыми последними компонентами xm +1, |
... , xn . |
|
|
66
№ 11.1. b.
В пространстве Pn полиномов p, q, r, ... степени ≤(n−1) рассматривается скалярная функция
n
( p, q ) = ∑ p (xk ) q (xk )
k =1
Проверим справедливость аксиом
n
1 ( p, p ) = ∑ p(xk ) p(xk )
k =1
Отдельно уточним требование
n
= ∑(p(xk ))2 ≥ 0
k =1
(= 0 p = 0). Имеем
( |
|
|
p ) = 0 |
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p, |
∑ p(xk ) p(xk ) = ∑(p(xk ))2 |
= 0 p(xk ) = 0, |
k = 1,..., n |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
k =1 |
≤ (n −1) |
|
n корней, |
|
|
|
|
|
Следовательно, |
полином |
степени |
имеет |
что |
возможно |
только в |
||||||||||
тривиальном случае p(x) ≡0 |
p =0 . В обратную сторону p = 0 ( p, p)= 0 |
очевидно. |
||||||||||||||
Проверка оставшихся аксиом 2 , 3 , 4 аналогична № 11.1. a. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
( p, q )= ∑ p(xk ) q(xk ) = ∑q(xk ) p(xk ) =( q, p ) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
k=1n |
|
k=1 |
n |
|
|
=α ( p, q ) |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
(α p, q )= ∑α p(xk ) q(xk ) =α ∑ p(xk ) q(xk ) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
k=1 |
|
|
k=1 |
n |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
4 |
( p +q, r )= ∑(p(xk ) +q(xk ))r(xk ) = ∑p(xk ) r(xk ) +∑q(xk ) r(xk ) =( p, r )+( q, r ) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
k=1 |
|
|
|
k=1 |
k=1 |
|
|
|
|
|
Замечание. Скалярная функция |
m |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
( p, q ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ∑ p (xk ) q (xk ), m < n |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
( p, p )= 0 для |
|
не является скалярным |
произведением, т.к. “скалярный” |
квадрат |
||||||||||||||
ненулевого полинома p = p(x) = (x − x1) ... (x − xm ) ≡ 0 степени ≤ (n |
− 1). |
|
||||||||||||||
№ 11.1. c. |
|
Pn a, b |
|
|
p, |
q, r, ... |
|
≤(n − 1) |
|
|
||||||
В |
|
пространстве |
полиномов |
степени |
рассматривается |
|||||||||||
скалярная функция |
|
p, q )= b∫ρ(x) p(x) q(x)dx, ρ(x) > 0 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
Снова остановимся на проверке наиболее неочевидного требования |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( = 0 p = 0 ) |
|
|
f (x) ≥ 0 |
|
|||
Вспомним, что если, для непрерывной |
неотрицательной функции |
интеграл |
||||||||||||||
b |
f |
( |
) |
|
, то |
f (x) ≡ 0 |
. Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|||
∫ |
|
x dx = 0 |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 = ( |
p, p )= ∫ρ(x)(p(x))2dx ρ(x)(p(x))2 ≡ 0 p(x) ≡ 0 p = 0 |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Остальные свойства очевидны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
( |
p, q )=b∫ρ(x) p(x)q(x)dx = b∫ρ(x) q(x) p(x)dx = ( q, p ) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
a |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
(α p, q )=b∫ρ(x) α p(x)q(x)dx = α b∫ρ(x) p(x)q(x)dx =α ( p, q ) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
a |
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
( |
p +q, r )=∫ρ(x)(p(x) +q(x))r(x)dx =∫ρ(x) p(x)r(x)dx +∫ρ(x)q(x)r(x)dx =( p, r )+( q, r ) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
a |
|
|
a |
|
|
|
|
67
№ 11.2.
Нормой |
|
|
вектора |
называется скалярная |
|
|
|
функция |
a |
векторного аргумента, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
удовлетворяющая условиям: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
a |
|
|
|
≥ 0 (= 0 a = 0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a +b |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
α a |
|
|
|
= |
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
a + b |
|
|
|
|
|
|
≤ |
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
b |
|
|
|
- неравенство треугольника. |
a |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Замечание. Если скалярное произведение определено, то норма задается равенством |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
= |
|
( a, a ) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Тогда имеет место неравенство Коши-Буняковского |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( a, b ) |
|
≤ |
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метрикой называется скалярная функция ρ(a, b) двух векторных аргументов, удовлетворяющая условиям:
1 ρ(a, b) ≥ 0 (= 0 a = b)
2ρ(a, b) = ρ(b, a)
3ρ(a, b) ≤ ρ(a, c) + ρ(c, b) - неравенство треугольника
Замечание. Если норма определена, то метрика задается равенством
ρ(a, b)= a −b
№ 11.2. a.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
n |
||||||
Rn : ( x, y )= ∑xk yk |
|
|
|
|
x |
|
|
|
= |
|
∑xk 2 |
ρ(x, y) |
= ∑(xk − yk )2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
k =1 |
||||||
Неравенство треугольника |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
n |
|
n |
|
||||||||
|
x + y |
|
|
|
|
≤ |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
∑(xk + yk )2 ≤ |
∑xk 2 + |
∑yk 2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
k =1 |
|
k =1 |
|||||||||
Неравенство Коши-Буняковского |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
( x, y ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
2 |
n |
n |
|
|
|
||||||||||||
|
≤ |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
∑xk yk |
≤ ∑xk |
2 ∑yk |
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
k =1 |
k =1 |
|
|
|
№ 11.2. b.
Pn a,b : |
( p, q )= b p (x)q (x)dx |
|
|
|
p |
|
|
|
= |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Неравенство треугольника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
(p(x) + q(x))2 dx |
||||||||
|
p + q |
|
|
|
≤ |
|
|
|
p |
|
|
|
+ |
|
|
|
q |
|
|
|
|
∫ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a
|
b |
|
∫b p(x)2 dx ρ(p, q)= ∫ |
(p(x) − q(x))2 dx |
|
a |
a |
|
≤ ∫b p(x)2 dx + |
b∫q(x)2 dx |
|
a |
a |
|
Неравенство Коши-Буняковского |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
( p, q ) |
|
≤ |
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
∫b p(x)q(x)dx |
|
2 ≤ ∫b p2 (x)dx ∫b q2 (x)dx |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
a |
68
№ 11.3.
Векторы a, b называются ортогональными, если ( a, b )= 0 .
Базис {e } ={... , ei , ... , e j , ...} называется ортонормированным, если ( ei , e j ) |
=δi vj . |
||||||||||||||
В |
|
|
евклидовом |
пространстве из произвольного |
базиса { f } ={ f1, f2 |
, f3 , ...} |
|||||||||
|
с помощью процесса ортогонализации Грама-Шмидта |
|
f3 |
|
|||||||||||
можно получить ортонормированный. |
|
|
|
||||||||||||
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
1 |
|
|
= f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
e1 |
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
= ? |
e1 = |
|
|
|
|
f2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
g1 |
|
|
g1 = f1 |
|
||||||
2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
g2 = f2 −α21 e1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
g2 e1 |
|
( g2 , e1 )= 0 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
g2 |
|
||||||
|
g2 |
|
|
|
= ? |
|
e2 = |
|
|
||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g3 = f3 −(α31 e1 +α3 2 e 2 ) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
g3 |
e1 |
|
( g3, e1 )= 0 |
|||||||||||||
|
e |
|
|
( g3 |
, e2 |
)= 0 |
||||||||||
g |
2 |
|
|
|||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g3 |
|
||||||
|
g |
|
|
|
|
= ? |
|
e |
= |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
g3 |
|
|
И т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α21 = ( |
f2 , e1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
e2 |
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e1 |
|
f2 |
|
|
|
f1 |
|
|
|
|
|
|
|
g3 |
|
f3 |
|
α31 = ( |
f3 , e1 ) |
e3 |
|
|
|
|
α3 2 = ( |
f3 , e2 ) |
e2 |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
f1 |
e1 |
|
f2 |
|
|
|
|
|
Замечание. Построенный на k -том шаге вектор gk
gk |
= fk −(αk1 e1 + ... +αk, k −1 ek −1 )= fk + (* f1 + ... +* fk −1 ) |
|
|
|
|
|
|
gk = |
|
|
|
|
gk |
|
|
|
ek f1, ..., fk −1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
можно рассматривать, как “высоту” |
k -мерного “параллелепипеда” |
{ |
|
f1, ... , fk −1, fk }, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
в основании которого лежит (k −1)-мерный “параллелограмм” { |
f1, ... , |
|
fk −1 }. При этом, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
g1 |
|
|
|
|
|
|
|
= L - длина вектора g1 = f1 |
{ f1, f2 } |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{ f1 } |
и высотой { g2 } |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
L |
|
g2 |
|
|
|
|
|
|
= S - площадь параллелограмма |
с основанием |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S |
|
g3 |
|
|
|
|
=V |
- объем параллелепипеда { |
f1, f2 , f3 } |
с основанием { |
f1, f2 } |
и высотой { g3 } |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
И т.д. |
|
Отсюда вытекает геометрический смысл определителя |
|
|
|
|
|
|
|
±1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
// |
||
det A =det |
f1, f2 , f3, ... |
=det g1, g2 , g3, ... =( |
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
g3 |
|
|
|
... ) det e1, e2 , e3, ... =± V |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
модуль которого равен “объему” n -мерного параллелепипеда { |
|
f1, f2 , |
f3 |
, ...}, а знак ± |
определяет, так называемую, ориентацию базиса ( “правого” или “левого”).
69
№ 11.3. b. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f = |
|
|
−4 |
|
, |
f |
2 |
= |
|
|
|
5 |
|
, |
f |
3 |
= |
|
5 |
, |
f |
4 |
= |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
g |
|
= |
f |
|
= −4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
= 8 |
e = |
|
|
|
|
|
|
|
= 1 −1 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
1 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
g1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
g |
2 |
= f |
2 |
−α |
2 1 |
e |
1 |
= |
|
5 |
−α |
2 1 |
|
1 −1 |
|
|
→ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α2 1 = ( |
f2 , e |
1 ) = 1 |
|
(5 (−1) +5 (−1)+1 1+1 1) =−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
1 |
|
|||||||
→ |
5 |
− (−4) |
1 −1 |
|
= |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
= 6 e2 = |
|
|
|
|
|
= 1 ±1 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g2 |
|
|
|
2 |
|
±1 |
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
g3 = f3 −(α31 e1 +α3 2 e2 ) = |
|
|
5 |
−α31 |
1 |
−1 |
|
−α3 2 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
7 |
|
2 |
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α31 = ( |
|
f3, e1 |
) = |
1 (1 (−1) +5 (−1) +7 1+3 1) = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f3 |
, e2 |
|
|
|
2 |
(1 1 + 5 1 +7 |
1 + 3 1) = 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α3 2 = ( |
|
)= 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g3 |
|
|
|
|
−1 |
|
|||||||||
→ |
5 |
− 2 |
1 −1 |
|
− 8 |
|
1 |
1 |
|
|
= |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
=4 |
e |
|
|
= |
|
|
|
=1 |
±1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
7 |
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
g3 |
|
|
2 |
|
±1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g4 = f4 − (α4 1e1 +α4 2
α4 1
α4 2
α4 3
e2 +α4 3 e3 )
=( f4 , e1 )
=( f4 , e2 )
=( f4 , e3 )
|
6 |
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
= |
2 |
−α |
4 1 |
1 |
−1 |
|
−α |
4 2 |
1 |
1 |
|
−α |
4 3 |
1 |
1 |
|
→ |
|||
|
−4 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|||
|
4 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
−1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 12 (6 (−1) +2 (−1) −4 1+4 1) = −4
= 12 (6 1 + 2 1 − 4 1 + 4 1) = 4
= 12 (6 (−1) +2 1−4 1+4 (−1)) = −6
|
6 |
|
|
−1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g4 |
|
|
−1 |
|
|||||||
→ |
2 |
− (−4) 1 −1 |
|
−4 1 |
1 |
−(−6) 1 |
|
1 |
|
= |
|
1 |
|
|
|
|
|
g4 |
|
|
|
=2 |
e4 = |
|
|
|
=1 ±1 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
−4 |
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g4 |
|
|
|
2 |
|
−1 |
|
|||
|
4 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Итак, |
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
e |
= 1 |
−1 |
|
, |
e |
2 |
= 1 |
|
±1 |
|
, |
e |
|
= 1 |
±1 |
|
, |
e |
4 |
|
|
|
= 1 |
±1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
3 |
|
2 |
|
±1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70