Линейные пространства - определения, теоремы и свойства

Description

Линейная алгебра (2. Линейные пространства) Flashcards on Линейные пространства - определения, теоремы и свойства, created by Sergei Fomin on 03/12/2016.
Sergei Fomin
Flashcards by Sergei Fomin, updated more than 1 year ago
Sergei Fomin
Created by Sergei Fomin almost 8 years ago
15
0

Resource summary

Question Answer
Линейное пространство Множество элементов любой природы, на котором (1) задано правило, посредством которого любым эл-м x и y ставится в соответствие z (x+y), (2) задано правило, посредством которого любому эл-ту x и любому вещественному числу l ставится в соответствие элемент y=l*x, и (3) эти правила удовлетворяют 8 аксиомам.
Аксиомы линейного пространства Коммутативность и дистрибутивность суммы, существование нулевого и обратного элемента, нейтральность единицы, коммутативность и дистрибутивность (х2) умножения.
Теорема о количестве нулевых элементов и противоположных в линейном пространстве В любом линейном пространстве существует лишь один нулевой элемент. Для каждого элемента x существует лишь один противоположный элемент x'.
Теорема о выражении нулевого и противоположного элемента через произведение произвольного элемента на число В любом л.п. нулевой элемент равен произведению 0*x, где x - любой элемент л.п. Аналогично противоположный к x элемент равен -1*x.
Понятие линейной комбинации элементов л.п. Линейной комбинацией эл-в x, y, ..., z называют сумму вида: a1*x + a2*y + ... + ak*z, где ai - произвольные вещественные числа.
Линейная (не)зависимость элементов л.п. Элементы x, y, ..., z называют линейно зависимыми, если найдутся такие вещественные числа ai, не все равные 0, что: a1*x + a2*y + ... + ak*z = 0 Элементы называют линейно независимыми, если возможно только тривиальное решение этого уравнения (ai = 0)
Взаимосвязь линейной зависимости элементов и взаимной линейной комбинации. Для того, чтобы элементы x, y, ..., z были линейно зависисимы, необходимо и достаточно, чтобы один из этих элементов являлся линейной комбинацией всех остальных.
Базис и координаты. Количество способов разложить элемент по базису. Базисом л.п. R называется совокупность линейно независимых элементов e1, ..., en, таких, что любой элемент x из R является линейной комбинацией этих элементов. Координатами x в базисе ei называется упорядоченная совокупность n вещественных чисел, где i-е число равно коэффициенту при ei в разложении x. Разложение x по данному базису всегда единственно.
Теорема о координатах суммы двух элементов л.п. и о координатах произведения элемента л.п. на вещественное число. При сложении любых двух элементов л.п. их координаты относительно любого базиса этого л.п. складываются; при умножении на число l - умножатся на это число.
Размерность линейного пространства. Л.п. R называется n-мерным, если в нем существует n линейно независимых элементов, а любые (n+1) элементов являются линейно зависимыми. Если линейно независимых элементов бесконечно много, пространство называется бесконечномерным.
Теорема о базисе в n-мерном пространстве. Любые n линейно независимых элемента n-мерного пространства R образуют базис в этом пространстве.
Теорема о связи размерности пространства и количестве элементов в базисе. Если в пространстве R существует базис, состоящий из n элементов, то размерность R равна n.
Понятие изоморфизма л.п. Два произвольных вещественных линейных пространства R и R' называются изоморфными, если между элементами этих пространств можно установить взаимно однозначное соответствие так, что если элементам x и y соответствуют x' и y', то сумме x+y соотвутствует сумма x'+y', а элементу l*x соответствует l*x'.
Теорема о связи размерности двух пространств и их изоморфности. Любые два n-мерных вещественных линейных пространства изоморфны друг другу.
Линейное подпространство Линейным подпространством называется подмножество L л.п. R, такое, что (1) если элементы x и y пр-т L, то x+y пр-т L, и (2) если x пр-т L, то l*x пр-т L для любого вещественного числа l. Всякое линейное подпространство само является линейным пространством.
Линейная оболочка Линейной оболочкой эл-в x, y, ..., z называют множество всех возможных линейных комбинаций x, y, ..., z. Линейная оболочка является линейным подпространством основного пространства R. Л.о. - наиманьшее подпространство, содержащее x, y, ..., z.
Теорема о размерности линейной оболочки. Размерность линейной оболочки элементов x, y, ..., z равна максимальному числу линейно независимых элементов в множестве {x, y, ..., z}.
Определение ранга матрицы через понятие линейной зависимости. Ранг произвольной матрицы A равен максимальному числу линейно независимых строк/столбцов (их число равно).
Пересечение подпространств Пересечением подпространств L1 и L2 называют совокупность всех элементов, принадлежащих одновременно L1 и L2. Эта совокупность сама является линейным подпространством.
Сумма подпространств Суммой двух подпространств L1 и L2 называют множество элементов вида y+z, где y принадлежит L1, а z принадлежит L2. Это множество само является линейным подпространством.
Теорема о размерности суммы и пересечения двух подпространств. dim(L1) + dim(L2) = dim(L1⋂L2) + dim(L1+L2)
Прямая сумма подпространств Говорят, что R - прямая сумма подпространств L1 и L2, если любой элемент x из R можно единственным образом представить как y+z, где y пр-т L1 и z пр-т L2. Обозначение: R = L1 ⊕ L2
Теорема о достаточном условии прямой суммы линейных подпространств Для того, чтобы линейное пространство R представляло собой прямую сумму пространств L1 и L2, достаточно, чтобы пересечение L1 и L2 содержало только нулевой элемент, а dim(L1) + dim(L2) = dim(R).
Матрица перехода от одного базиса к другому Матрицей перехода от старого базиса e к новому базису g называют матрицу, состоящую из элементов aij, где aij - коэффициент, стоящий в разложении элемента gi по базису e при элементе ej.
Обратимость матрицы перехода Если A - матрица перехода от базиса e к базису g, то А^(-1) - матрица перехода от базиса g к базису e.
Связь между преобразованием базисов и преобразованием соответствующих координат Если A - матрица перехода от базиса e к базису g, а x - вектор-столбец координат какого-то элемента в базисе e, то x' = (A^(-1))^T * x - координаты этого же элемента в базисе g.
Show full summary Hide full summary

Similar

Матрицы и определители - определения, теоремы и свойства
Sergei Fomin
Билинейные и квадратичные формы - перевод
Sergei Fomin
Линейные пространства - перевод терминов
Sergei Fomin
Линейные операторы - перевод
Sergei Fomin
Линейные операторы - определения, теоремы и свойства
Sergei Fomin
Билинейные и квадратичные формы - определения, теоремы и свойства
Sergei Fomin
Матрицы и определители - перевод терминов
Sergei Fomin
Системы линейных уравнений - определения, теоремы и свойства
Sergei Fomin
Матрицы и определители - доказательства
Sergei Fomin
(OLD) Линейные операторы - определения, теоремы и свойства
Sergei Fomin
Forces and Acceleration
Adam Collinge