Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Вектор называется линейной комбинацией векторов , если существуют такие действительные числа не все одновременно равные нулю, что имеет место равенство .
Введем два эквивалентных определения линейной зависимости векторов.
Определение. Система векторов (k > 1) пространства R n называется линейно зависимой, если хотя бы один из этих векторов является линейной комбинацией остальных векторов. В противном случае система векторов называется линейно независимой.
Определение. Система векторов (k > 1) пространства R n называется линейно зависимой, если существуют такие числа , хотя бы одно из которых отлично от нуля, что имеет место равенство: . В противном случае система векторов называется линейно независимой.
Пример 2.13. Выяснить, является ли данная система векторов линейно зависимой.
Решение. Найдем решение эквивалентного равенства
Задача сводится к решению однородной системы линейных уравнений:
относительно неизвестных .
Система имеет бесконечное множество решений. Поэтому система векторов является линейно зависимой.
Общее решение имеет вид: .
Подставим общее решение в векторное равенство
Полагая , получим: , откуда можно любой вектор выразить как линейную комбинацию остальных векторов. Например, или .
В пространстве R n максимальное число линейно независимых векторов равно n. Любая система из n +1 вектора является линейно зависимой.
Определение. Совокупность n линейно независимых векторов пространства R n называется его базисом.
Например, базис пространства R n образуют n – единичных векторов , причем i – я координата вектора ei равна единице, а остальные координаты равны нулю. Данный базис принято называть естественным.
Пример 2.14. В естественном базисе заданы векторы =(1,1,0)т, =(1,-1,1)т, =(-3,5,-6)т, =(4,-4,5)т. Показать, что векторы образуют базис. Выразить вектор в базисе и найти связь между базисом и базисом .
Решение. Векторы образуют базис, если они линейно независимы. Решим векторное уравнение относительно неизвестных :
.
Решение данного уравнения единственное, а именно нулевое: . Следовательно, векторы образуют линейно независимую систему векторов и составляют базис.
Выразим связь между базисами и определим координаты вектора в новом базисе:
Выпишем для данных систем расширенную матрицу
Коэффициенты при неизвестных хij, хj (i,j =1,3) в системах совпадают. Поэтому методом Жордана-Гаусса находим одновременно решение четырех систем. Все вычисления представим в виде следующей таблицы:
Базис | |||||||
-1 | -3 -6 | -4 | |||||
-1 | -2 | -3 -6 | -8 | ||||
1/2 1/2 -1/2 | 1/2 -1/2 1/2 | -4 -2 | |||||
1/4 3/2 1/4 | 3/4 -3/2 -1/4 | 1/2 -2 -1/2 | 1/2 -1/2 |
Матрицу А, составленную из координат векторов преобразуем в единичную матрицу Е, тогда на месте единичной матрицы Е получим обратную матрицу А -1. Матрица В преобразуется в матрицу А -1 В. Вектор в новом базисе выражается в виде следующей линейной комбинации векторов нового базиса :
Связь между старым и новым базисами выражается следующим образом:
Проверка:
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 451 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!