Лінійна залежність системи векторів.

Базис і розмірність векторного простору

Лінійна залежність системи векторів визначається так само, як лінійна залежність системи рядків матриці, які є числовими векторами.

Означення. Лінійною комбінацією векторів векторного простору називається вектор вигляду

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru . (1)

де Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru – деякі дійсні числа (коефіцієнти лінійної комбінації).

Означення. Система векторів Лінійна залежність системи векторів. - student2.ruвекторного простору Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru називається лінійно залежною, якщо існують числа Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , які не всі водночас дорівнюють нулю ( Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru ), такі що

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru (2)

Система векторів Лінійна залежність системи векторів. - student2.ruназивається лінійно незалежною, якщо остання рівність виконується тільки в одному випадку , коли Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

Теорема. (про лінійну залежність векторів)

Вектори Лінійна залежність системи векторів. - student2.ruлінійно залежні тоді і тільки тоді, коли один з векторів цієї системи є лінійною комбінацією інших.

Означення. Впорядкована система векторів Лінійна залежність системи векторів. - student2.ruназивається базисом векторного простору Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , якщо

1) вона лінійно незалежна;

2) кожен вектор Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru простору Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru лінійно виражається через вектори цієї системи, тобто Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Означення. Векторний простір Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru називається Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru -вимірним, якщо в ньому існує базис з Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru елементів. Число Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru називається розмірністю простору і позначається Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru . Простір скінченної розмірності називається скінченновимірним. Простір, в якому можна знайти будь-яке число лінійно незалежних векторів називається нескінченновимірним. (Лінійна алгебра вивчає тільки скінченновимірні простори.)

Теорема (про зв'язок між базисом і розмірністю). Система векторів Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru утворює в просторі Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru розмірності Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru базис тоді і тільки тоді, коли вона лінійно незалежна, а число векторів в ній дорівнює розмірності простору Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Координати вектора у векторному просторі.

Розкладання вектора за базисом .

Нехай Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru– деякий базис векторного простору Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru . Тоді будь-який вектор Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru можна подати у вигляді (1)

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

де Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru – деякі дійсні числа, причому єдиним чином. В цьому випадку вираз (1) називається розкладом вектора Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru за базисом Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru.

Означення. Коефіцієнти розкладу (1) називаються координатами вектора в даному базисі. Упорядкований набір координат вектора називається його координатним рядком і позначається Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru :

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Приклад.Довести, що вектори Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru утворюють базис у просторі Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru та знайти координати вектора Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru в цьому базисі.

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

Розв’язання. 1) Перевіримо необхідну і достатню умову компланарності векторів Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru :

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Оскільки Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru , то вектори Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru некомпланарні, тому вони лінійно незалежні і утворюють базис.

2) Розкладемо вектор Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru за базисом Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru :

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

або в координатному вигляді:

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Вектори рівні, коли їх відповідні координати рівні. Тому одержимо систему:

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

Розв’язуючи цю систему будь-яким способом, знайдемо

, , .

3) Отже, Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru .

Відповідь: Лінійна залежність системи векторів. - student2.ru

Наши рекомендации