БАЗА ПРОСТОРУ. РОЗМІРНІСТЬ ПРОСТОРУ
Лінійний простір над полем Р називають скінченновимірним, якщо існує таке натуральне число
, що будь-яка лінійно незалежна система векторів з
містить не більше, ніж
векторів. У протилежному випадку простір
називають нескінченновимірним.
Базою скінченновимірного лінійного простору називають лінійно незалежну систему твірних цього простору, тобто таку лінійно незалежну систему векторів
, що кожний вектор
є лінійною комбінацією векторів
.
Теорема 1. Кожний скінченновимірний лінійний простір має базу.
Теорема 2. Система векторів скінченновимірного лінійного простору
є базою простору
тоді і тільки тоді, коли кожен вектор
однозначно виражається у вигляді лінійної комбінації векторів
.
Теорема 3. Кожні дві бази скінченновимірного лінійного простору складаються з однакової кількості векторів.
Теорема 4. Нехай - лінійно незалежна система векторів скінченновимірного лінійного простору
. Еквівалентні такі властивості:
1) - база
;
2) - мінімальна система твірних простору
;
3) - максимальна лінійно незалежна система векторів простору
.
Розмірністю скінченновимірного лінійного простору називають кількість векторів будь-якої бази цього простору. Розмірність простору м позначають
.
Приклад 2.3. Знайти базу і розмірність лінійного простору многочленів степеня не вищого від
.
Розв’язання. Розглянемо систему з векторів цього простору :
. Рівність
може виконуватись тотожно для всіх
тоді і тільки тоді, коли
. Отже система векторів
є лінійно незалежною.. Кожний многочлен
з простору
є лінійною комбінацією заданої лінійно незалежної системи векторів
. Отже, ця система векторів є базою простору
. Розмірність цього простору
.
КООРДИНАТИ ВЕКТОРА СТОСОВНО БАЗИ.
ЗВ’ЯЗОК КООРДИНАТ ВЕКТОРА В РІЗНИХ БАЗАХ.
Нехай лінійний простір над полем Р,
- його база і
. Тоді за теоремою про базу вектор
однозначно розкладається за векторами бази :
,
де . Скаляри
називають координатами вектора
Приклад 2.4 Вектор в базі
,
,
має координатний рядок
. Знайти його координати в базі
,
,
.
Розв’язання. Координати вектора в базі
знаходимо за формулою
, де
- матриця переходу від бази
до бази
. Матрицю
знаходимо за формулою
, де
,
.
Отже,
.
Тоді,
Таким чином, .
Підпростори лінійного простору.
Нехай нам дано простір L над полем P і дано множину H , яка є підмножиною множини L. Підмножина Н називається підпростором простору L, якщо вона сама є лінійним простором над тим самим полем і тими ж операціями, що й простір L.
Критерій підпростору.
Підмножина Н множини L є підпростором коли виконуються наступні умови :
1) (" a, b є H ) : {(a+b) є H}
2) (" a є H), (" є P) : {a є H }
У кожному лінійному просторі L існують так звані тривіальні підпростори :
1) нульовий простір { 0L } ;
2) простір L ;
Означення:
Множину всіх лінійних комбінацій векторів a, a, … an з простору L називають лінійною оболонкою цих векторів.
L (a, a, … an)={(a+a+ ... +nan )і є Р}
Зауваження:
Лінійні оболонки векторів згідно означення є підпросторами простору L.