22920

Поняття підпростору

Доклад

Математика и математический анализ

1 в підпросторі M існують два лінійно незалежні вектори a1 і a2. З іншого боку пара лінійно незалежних векторів утворює базис площини R2. Це означає що будьякий вектор простору лінійно виражається через a1 і a2. 2 в підпросторі M існує лише лінійно незалежна система що складається з одного вектора a.

Украинкский

2013-08-04

47 KB

1 чел.

Поняття підпростору.

Підпростором в просторі Rn називається не порожня підмножина M, для якої виконуються умови:

1)  

2)    

Зрозуміло, що при будь-якому натуральному nв просторі Rn існують дві підмножини,  які задовольняють умовам простору: M1={0} і M2=Rn. Підпростори M1 і M2 будемо називати тривіальними. Підпростір M1={0}  будемо називати нульовим.

Наведемо деякі приклади підпросторів.

  1.  Припустимо n=1. Простір R1 ототожнюється з множиною R всіх дійсних чисел. Як відомо, множина  R ототожнюється з прямою лінією. Покажемо, що в просторі R1 існують лише тривіальні простори.  Якщо підпростір M простору R1 складається лише з θ, то M={0}=M1. Припустимо, що в підпросторі M міститься деякий ненульовий вектор a. За другою умовою підпростору {αa|αєR}≤M.. З іншого боку, вектор a утворює базис прямої. Тому R1={αa|αєR}. Звідси R1M. Оскільки MR1, то M=R1. Отже, підпростір M співпадає з тривіальним простором  M2=R1..
  2.  Припустимоn=2. Простір  R2 ототожнюється з площиною, причому будь-якому базису простору відповідає деяка система координат на площині. В просторі R2 існують нетривіальні підпростори. З другої умови підпростору випливає, що  θ міститься в  будь-якому підпросторі (модна взяти α=0). Нехай L - пряма на площині, що проходить через початок координат θ. Для множини L умови підпростору виконуються. Таким чином , можливі наступні випадки.

1) в підпросторі M існують два лінійно незалежні вектори a1 і a2. Тоді будь-яка їх лінійна комбінація належить M. З іншого боку, пара лінійно незалежних векторів утворює базис площини  R2. Це означає, що будь-який вектор простору  лінійно виражається через a1 і a2. Тому M=R2=M2.

2) в підпросторі   M існує лише лінійно незалежна система , що складається з одного вектора a. Тоді M є прямою, яка проходить через початок координат, і a- спрямовуючий вектор цієї прямої.

3)  M не містить ненульових векторів. Тоді M={θ}=M1.

3. Припустимо n=3. Підпросторами в просторі R3 є тривіальні простори M1 і M2, всі прямі, що проходять через початок координат, і всі площини, що проходять через початок координат.

Нехай M - підпростір. Система векторів a1,a2,…,am є M  називається базисом підпростору M, якщо виконуються умови:

1) вектори   a1,a2,…,am  лінійно незалежні,

2) будь-який вектор підпростору  M  лінійно виражається через a1,a2,…,am.

Доведемо деякі властивості базисів підпросторів.

  1.  В будь-якому ненульовому підпросторі простору Rn існує базис.

Доведення. Якщо M={θ}, то цей підпростір базису не має, оскільки, в ньому немає лінійно незалежних систем векторів. Нехай підпростір M містить ненульові вектори. Фіксуємо деякий ненульовий вектор a1 є M, Один ненульовий вектор утворює лінійно незалежну систему векторів. Якщо всі вектори підпростору  M лінійно виражаються через a1, то за означенням, вектор a1 утворює базис M. В супротивному випадку фіксуємо деякий вектор a2 є M, який не виражається через a1. Зрозуміло, якщо вектор a2 не виражається через a1, то a1 не виражається через a2. Тому система векторів a1,a2 лінійно незалежна.

Якщо всі вектори підпростору M лінійно виражаються через a1 і a2, то за означенням,  вектори a1 і a2 утворюють базис M, інакше фіксуємо вектор a3 є M, який не виражається через a1 і a2. Система векторів a1,a2,a3 лінійно незалежна, оскільки в супротивному випадку існує нетривіальна лінійна комбінація        α1a12a23a3 =θ. Якщо в цій комбінації α3≠0,  то вектор a3 можна виразити через a1  і  a2, що суперечить вибору a3, а якщо α3=0, то одержуємо нетривіальну лінійну комбінацію векторів   a1 і  a2, що суперечить їх лінійній незалежності. Знову, якщо всі вектори підпростору M лінійно виражаються  через a1,a2,a3, то система a1,a2,a3 утворює базис простору M, інакше фіксуємо вектор a1 є M, який не виражається через a1,a2,a3. Оскільки в просторі Rn не існує лінійно незалежних систем з числом векторів, більшим n, то виконуючи цей процес далі, за k кроків при  приходимо до базису простору M.

  1.  Всі базиси даного ненульового підпростору M простору Rn складаються з однакового числа векторів.

Доведення. Припустимо, системи векторів a1,a2,…,ak і b1,b2,…,bm  утворюють базиси підпростору M і km. Для визначеності нехай k>m. За умовами базису  всі вектори підпростору M лінійно виражаються  через b1,b2,…,bm. Звідси всі вектори системи a1,a2,…,ak  можна виразити через систему b1,b2,…,bm. За припущенням, k>m. Тоді, за лемою про дві системи, вектори a1,a2,…,ak  лінійно залежні, що суперечить означенню базису.

Остання властивість забезпечує коректність наступного означення.

Означення. Розмірністю підпростору M простору Rn називається число векторів в його базисі. Розмірність підпростору  M позначається як dim M.

Оскільки в підпросторі M1={0}  базису немає, то вважаємо, що dim{0}=0.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55260. Природно-ресурсний потенціал, його структура. Забезпеченість України природними ресурсами 25.81 KB
  Природно-ресурсний потенціал території – цілісна система складноорганізованих обєктів, цілісність якого визначається закономірним сполученням взаємозумовлених природних і соціально-економічних звязків і залежностей, що поєднують територіально всі природні ресурси
55261. Презентация фрагментов работы учащихся 7-го класса по созданию учебного проекта «Построение средневекового города в Киевской Руси и Британии» (в рамках «global simulation») 58 KB
  Смещается акцент с фронтальной на групповую парную и самостоятельную работу результат выводится на продуктивный уровень обеспечивается развивающий потенциал уроков наряду с познавательной активностью и в довершении способствует формированию навыков командной работы. Тема: Презентация фрагментов работы учащихся 7го класса по созданию учебного проекта Построение средневекового города в Киевской Руси и Британии в рамках globl simultion Тип урока: интегрированный с использованием билингвальных технологий. Цели урока: представить...
55263. Основні фактори розміщення продуктивних сил, їх вплив на розміщення виробництва 25.69 KB
  Фактори розміщення це реалізація закономірностей і принципів при врахуванні конкретних умов, що впливають на вибір місць розташування промислових підприємств і формування територіально-виробничих комплексів.
55264. Поняття компютерної презентації. Основне призначення системи підготовки презентації 68.5 KB
  Мета уроку: навчальна: отримати уявлення про мультимедіа, познайомитися з програмою для створення мультимедійних презентацій; навчитися технології створення і демонстрації електронних презентацій; розвиваюча: розвиток мислення, пізнавальних інтересів, навиків роботи на компютері, роботи з мультимедійними програмними засобами...
55265. Чисельність населення України, особливості його динаміки. Природний рух населення. Демографічна ситуація в Україні, основні шляхи її розв’язання 25.61 KB
  Демографічні передумови є найважливішою складовою розміщення продуктивних сил. Населення країни фактор її комплексного економічного та соціального розвитку. Населення це трудові ресурси і споживач, яке впливає на формування міжрайонних функцій виробництва, потужність і структуру потоку продукції, що вивозиться за межі певної території, розвиток місцевого виробництва.
55266. Комп’ютерна презентація 107.5 KB
  Мета: 1) ввести поняття “презентація”, навчити учнів проектувати презентації, ознайомити з програмою Power Point та її можливостями. З’ясувати призначення комп’ютерної презентації. 2) розвивати алгоритмічне та логічне мислення, вміння порівнювати, виділяти головне, роботи узагальнення і висновки. Розвивати пізнавальну, комунікативну та інформаційну компетентності.
55268. Принципи економічного районування України. Районний господарський комплекс та його галузева структура (три групи галузей) 25.18 KB
  Спеціалізація як основна народногосподарська функція (спеціалізація району на певних виробництвах і послугах певною мірою відповідає його географічному розташуванню, природним, економічним і соціальним умовам та спирається на раціональний поділ праці з іншими районами);