-
|| Базисом в линейном пространстве называется упорядоченная конечная система векторов, если:
-
Она линейно независима
-
Каждый вектор из
раскладывается в линейную комбинацию
векторов этой системы
-
-
Из одного и того же множества векторов можно составить разные базисы, по-разному нумеруя векторы
-
Существует максимальная линейно независимая система
,
добавление любого вектора из
увеличивает число векторов на 1, и они
становятся линейно зависимыми, тогда
число векторов называется размерностью
линейного пространства-

-
|| это максимальное число линейно независимых векторов.
-
-
Самая максимальная линейно независимая система называется базисом
-
-
Теорема о разложении по базису
-

-
В конечномерном линейном пространстве
с произвольным базисом из
векторов любой вектор
однозначно разлагается в линейную
комбинацию базисных векторов.-
Добавим к базису произвольный вектор

-
-
Докажем, что в 2

-
Докажем от противного.
Пусть
(из условия линейной независимости
базиса)
-
-
-
Тогда получилось, что
система
оказалась линейно независимой, что
противоречит определению базиса, как
линейно независимой системы.
-
Тогда

-
Доказать от противного единственность разложения
-
Билет 18. Операции над подпространствами, прямая сумма подпространств.
-
Подпространство
в пространстве L
называется его линейным
подпространством если само является
пространством с определенными операторами
в L.

-

-

-
будут выполнены в







-
Прямая сумма
||
-прямая
сумма. Если обычная сумма y
подпространств – нулевое пересечение.
Если подпространства
пересекаются по нулевому элементу и
имеют сумму размерностей равную
размерности их суммы, то любой элемент
в прямой сумме разлагается в виде


Билет 19. Евклидовы пространства, неравенство Коши, ортонормированный базис, связь ортогональности и линейной независимости систем векторов.
В формальных линейных пространствах пока отсутствует теория измерения длин и углов.
Введём аксиоматическое понятие линейного пространства.
-
|| Линейное пространство
является евклидовым, если для любой
пары элементов определено скалярное
произведение

-
А1.

-
A2.

-
A3.

-
A4.

-

-
С помощью А4 назовём длиной вектора

-
Из векторной алгебры:

-
-
Неравенство Коши – Буняковского.
-
Для любых
справедливо такое неравенство
-

-
Доказательство
-

-
По А2:

-
-
Вводим

-
По А4:

-
Тогда выражение
-
-

Ортогональность и ортогональные системы векторов
-
|| Система ненулевых векторов евклидового пространства


-
Выясним, можно ли линейно независимую систему сделать ортогональной, а ортогональную – нормированной.
-

-
Процесс ортогонализации. Смысл процесса
-
Пусть построим

-
Берём из линейно независимой системы

-
Составим соотношение:

-
Для получения коэффициента
будем действовать, исходя из условий -
-
Умножим 1 на векторы

-
-
-


-
Подставим 2 в 1

-
Установим связь ортогональности системы и её линейной зависимости
-
ТЕОРЕМА. Всякая ортогональная система линейно независима.
-
-

-
Процесс нормировки – каждый вектор поделить на его длину (я не понимаю свои записи, поэтому написала именно так, но это правда!!)
Билет 20. Процесс ортогонализации грамма – Шмидта, ортогональные дополнения и ортогональные суммы.
-
|| Система ненулевых векторов евклидового пространства


-
Выясним, можно ли линейно независимую систему сделать ортогональной, а ортогональную – нормированной.
-

-
Процесс ортогонализации. Смысл процесса
-
Пусть построим

-
Берём из линейно независимой системы

-
Составим соотношение:

-
Для получения коэффициента
будем
действовать, исходя из условий -
-
Умножим 1 на векторы

-
-
-


-
Подставим 2 в 1

-
Ортогональные дополнения
Пусть дано произвольное подпространство евклидового пространства.
,
тогда назовем множество
ортогональным дополнениемподпространства
L если для любых
скалярное произведение равно 0
(1)
-
Теорема 1. Ортогональное дополнение к подпространству L– само подпространство E


все
аксиомы от 1 до 8 справедливы.
-
Ортогональная сумма
В любом евклидовом пространстве справедливы для подпространства следующие свойства:


усть

-
Рассмотрим базисы

Пусть
– базис

- базис
,
базисы ортонормированные
Рассмотрим систему
,
– ортонормированная
Пусть
,
не базис
.
Дополняем эту систему до базиса.
Пусть
– дополнительный единичный вектор
,


Из а и б следует, что
– базис.
Если объединение базисов подпространств
является базисом пространства, то сумма
подпространств – прямая сумма =
.
Следствие: если Lподпространство
евклидового пространства, то всякий
элемент xизE
можно представить в виде суммы:
- единственно.
– проекция вектора xна
подпространство L
- ортогональный вектор xна
подпространство

Билет 21. Изоморфизм линейных и евклидовых пространств.
-
|| Два линейных пространства
называются
изоморфными,
если:-
Между ними существует взаимно однозначное отображение

-
-
Это отображение сохраняет операции сложения и умножения
-
-
-
Простейшие свойства изоморфизма
-
Линейная комбинация векторов при изоморфизме переходит в линейную комбинацию образов
-
-
Образ нуля при изоморфизме даёт ноль.
-
-
Образ линейно независимой системы при изоморфизме – линейно независимая система
-
-
При изоморфизме базис переходит в базис.
-
-
-
Критерий изоморфизма линейных пространств
-
Два линейных пространства изоморфны тогда и только тогда, когда имеют одинаковые размерности.
-
Необходимость вытекает из свойств изоморфизма
-
Достаточность
-
-


-
В силу однозначности разложения по базису ϕ – взаимно однозначны.
-
(писать если спросит… я хз) Сохранение операций следует из правил действия над векторами в координатах.
-
Понятие изоморфизма линейного пространства
|| Два евклидовых
пространства
называются изоморфными, если
-
Они изоморфны, как линейные, то есть

























