1 12 四類向量組

2021-10-04 03:34:46 字數 1230 閱讀 1593

向量組相關性決定表示向量的唯一性,無關組表示必唯一,相關組表示必無窮。代數上,根據 0

\mathbf

0 向量是否被全0表示,如果只有全0表示則無關,否則相關。幾何上,無關組是張成子空間的基,向量數量多於張成子空間維度時,是相關組。任意維度空間中,0維子空間是原點,過原點的任意直線是1維子空間,過原點的任意平面是2維子空間,等等。子空間一定要過原點,整個空間是個特殊子空間。

向量組是否為基決定表示的存在性;如果是基,則必存在表示;如果不是,則當被表示向量位於向量組張成子空間內時,存在表示,否則不存在。

m

mm 維空間中任意向量用向量組表示,根據表示的存在性和唯一性,可以分為四類。第一類:一定存在且唯一,向量組有 m

mm 個向量且無關,是基;第二類:一定存在且不唯一,向量組有 n

>

mn>m

n>

m 個向量,極大無關組是基;第三類:不一定存在,但如果存在則唯一,向量組有 n

<

mn < m

n<

m 個向量,是無關組,向量位於向量組張成子空間內時能被表示;第四類:不一定存在,但如果存在則不唯一,向量組是相關組,極大無關組不是基,可包含任意數量的向量,向量位於向量組張成子空間內時能被表示。

重要性質據此向量組分為對應四類:基,極大無關組是基,基的真子集,極大無關組是基的真子集。

可見基和極大無關組的極其重要性,理解了它們就理解了向量組的所有內容。

這四種情況是線性代數的核心內容,線性方程據此分為四類,本書按此進行線性方程求解,所以希望讀者務必建立二維三維空間對應的幾何影象,做到滾瓜爛熟。這裡不厭其煩地再次描述下。

首先描述二維空間。第一類,向量組僅包含兩個任意不共線的向量;第二類,向量組不僅包含兩個任意不共線的向量,還必須包含其它任意數量的向量;第三類,向量組僅包含乙個的向量,只能唯一表示該向量方向上的任意向量;第四類,向量組僅包含一條直線上的向量,但數量必須多於乙個,則能無窮多表示該直線上的任意向量。

其次描述三維空間。第一類,向量組僅包含三個任意不共面的向量;第二類,向量組不僅包含三個任意不共面的向量,還必須包含其它任意數量的向量;第三類,向量組僅能包含少於三個的向量,如果只有乙個向量,則只能唯一表示該向量方向上的任意向量,如果只有兩個向量,則兩個向量一定不共線,只能唯一表示兩個向量構成平面內的任意向量;第四類,向量組可包含任意數量多於乙個的向量,但這些向量不能構成基,即是這些向量要麼位於一條直線上,則能無窮多表示該直線上的任意向量,要麼位於平面內,則能無窮多表示該平面內的任意向量。

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