- •Коллоквиум по ла
- •Определение линейного пространства и простейшие следствия из аксиом
- •Примеры линейных пространств
- •Простейшие следствия из аксиом.
- •Вопрос 2 Линейная зависимость и независимость элементов линейного пространства
- •Примеры линейной зависимости и независимости
- •Простейшие свойства линейной зависимости
- •Вопрос 3 Базис и координаты в линейном пространстве
- •Примеры
- •Свойства координат векторов
- •Вопрос 4 Матричный критерий линейной зависимости и независимости
- •Вопрос 5 Размерность линейного пространства
- •Простейшие следствия из аксиом
- •Вопрос 7
- •Свойства скалярного произведения
- •Свойства расстояния
- •Вопрос 8 Подпространства линейного пространства
- •Вопрос 9 Линейные оболочки
- •Вопрос 10
- •Вопрос 11
- •Сумма и пересечение подпространств линейного пространства
- •Вопрос 12
- •Вопрос 13
- •Вопрос 14
- •Вопрос 15
- •Понятие отображения
- •Вопрос 16
- •Примеры линейных операторов
- •Простейшие свойства линейного оператора
- •Вопрос 17
- •Примеры
- •Связь координат вектора с координатами его образа
- •Вопрос 18
- •Вопрос 19
- •Вопрос 20
- •Вопрос 21
- •Вопрос 22
- •Вопрос 23
- •Свойства изоморфизма
- •Вопрос 24
- •Вопрос 25
- •Вопрос 26
- •Вопрос 27
- •Свойства собственных векторов
- •Вопрос 28
- •Правило нахождения собственных векторов
- •Вопрос 29
- •Вопрос 30
- •Вопрос 31
- •Вопрос 32
- •Правило нахождения присоединенных векторов
- •Таким образом, имеем единственное собственное значение, кратность которого равна 3. Определим количество собственных и присоединенных векторов.
Вопрос 19
Операции над линейными операторами
Определения. Пусть и – линейные пространства над одним и тем же полем .
Суммой линейных операторов и называется отображение такое, что : .
Произведением линейного оператора на число называется отображение такое, что : .
Произведением линейных операторов и называется отображение такое, что : (т. е. произведение линейных операторов – это просто произведение или композиция отображений).
Теорема 4.3. Сумма линейных операторов, произведение линейного оператора на число и произведение линейных операторов также являются линейными операторами. При этом, если , А и В – матрицы линейных операторов f и g соответственно в некотором базисе пространства , то матрицы операторов , и gf в том же базисе совпадают соответственно с матрицами А + В, αА и ВА.
►Доказательство проведем для произведения линейных операторов.
Пусть и – линейные операторы. Тогда
= [линейность f ] = =
=[ линейность g ] = = ;
.
Таким образом, gf – линейный оператор.
Пусть – матрицы линейных операторов и соответственно в базисе пространства , и пусть – матрица оператора gf в том же базисе. Тогда по определению матрицы линейного оператора
. (4.25)
С другой стороны,
[линейность g] = (4.26)
Сравнивая (4.25) и (4.26), на основании единственности координат вектора в данном базисе делаем вывод: , откуда и получаем матричную запись: С = ВА.◄
Вопрос 20
Невырожденные линейные операторы. Теорема о матрице
Определение. Линейный оператор называется невырожденным, если он любой ненулевой вектор переводит в ненулевой.
Теорема 4.4. Для того чтобы линейный оператор был невырожденным необходимо и достаточно, чтобы его матрица в некотором, а значит, и в любом базисе пространства была невырожденной
►Пусть А – матрица линейного оператора в некотором базисе, Х, как обычно, координатный столбец вектора в том же базисе. Тогда
{f – невырожденный} {однородная система линейных уравнений AX = O имеет единственное тривиальное решение} { }.
Так как определители подобных матриц совпадают, то утверждение справедливо и для любого базиса. ◄
Теорема 4.6. Произведение невырожденных линейных операторов – невырожденный линейный оператор.
►Пусть и – невырожденные линейные операторы. Тогда
{ } { } { }.
Tаким образом, gf – невырожденный линейный оператор.◄
Вопрос 21
Невырожденные линейные операторы. Теорема о взаимной однозначности
Определение. Линейный оператор называется невырожденным, если он любой ненулевой вектор переводит в ненулевой.
Теорема 4.4. Для того чтобы линейный оператор был невырожденным, необходимо и достаточно, чтобы он был взаимно однозначным.
►Пусть – линейный оператор, А – его матрица в некотором базисе, X и Y – координатные столбцы в том же базисе векторов и соответственно. Тогда
{ невырожденный} { система имеет единственное решение} { единственный , что }
{ единственный , что } {f – взаимно однозначный}.◄
Теорема 4.6. Произведение невырожденных линейных операторов – невырожденный линейный оператор.
►Пусть и – невырожденные линейные операторы. Тогда
{ } { } { }.
Tаким образом, gf – невырожденный линейный оператор.◄