Свойства линейной зависимости и независимости
1) Система векторов, содержащая нулевой вектор, линейно зависима.
Доказательство.
. Выбираем
Не все скаляры нулевые, и линейная комбинация равна нулевому вектору, значит система линейно зависима.
■
2) Если какая-нибудь подсистема системы векторов линейно зависима, то и сама система линейно зависима.
Доказательство.
Пусть -система векторов. Возьмем подсистему:
;
. Пусть она линейно зависима, т.е. существуют
, не все равные нулю, и
. Отсюда следует, что
система векторов
линейно зависима.
■
3) Любая подсистема линейно независимой системы линейно независима.
Доказательство.
Предположим противное, что в системе векторов существует линейно зависимая подсистема. Тогда по свойству 2
- линейно зависимая система. Получили противоречие, которое доказывает свойство 3.
■
4) Система векторов , где
, линейно зависима тогда и только тогда, когда один из векторов этой системы является линейной комбинацией предшествующих векторов.
Доказательство.
Необходимость. Пусть линейно зависимая система векторов, тогда существуют
, такие, что
и не все
. Пусть
- наибольший индекс, такой, что скаляр
. Тогда из
следует, что
значит
. Получили, что
- линейная комбинация предшествующих векторов.
Достаточность. Пусть - линейная комбинация векторов
. Выпишем коэффициенты:
- не все
, поэтому система векторов линейно зависима.
■
5) Если система векторов - линейно независима, а система векторов
- линейно зависима, то вектор
- линейная комбинация векторов
.
Доказательство.
Рассмотрим линейно зависимую систему векторов . По свойству 1) один из векторов этой системы является линейной комбинацией предшествующих. Никакой из векторов
,
, не может быть линейной комбинацией, так как
- линейно независимая система по условию. Значит,
является линейной комбинацией предшествующих векторов, т.е. векторов
.
■