向量组与向量空间
1、n個有次序的數,組成的數組稱為n維向量,這n個數稱作分量,第i個數稱作第i個分量。由若干個同維向量可組成向量組
2、向量組A與系數k的線性組合表示為:
如果:
則稱向量b可以有向量組X線性表示
3、向量組B可以由向量組A線性表示的充要條件是R(A)=R(A,B),而兩個向量組等價的條件是R(A)=R(B) =R(A,B)
4、線性相關與線性無關:如果存在不全為0的數k1,k2...km,使得
則稱向量組A是線性相關的,否則稱為線性無關。對于m=2的情況,即只有兩個向量a1,a2,線性相關的幾何意義是二者共線,對于m=3的情況,其意義是3向量共面。判斷線性相關的條件是R小于向量的個數。
5、線性相關與方程組,線性相關的代數意義即為齊次線性方程組:Ax=0有非零解。即R(A)小于未知數的個數
6、最大無關組所含向量的個數,為向量組的秩,也即在求最大無關組時,先求出向量組的秩,再根據R的大小選取無關組。
7、齊次線性方程組的基礎解系與通解。如一個齊次線性方程組的系數矩陣R(A)如下圖形式,并且經過行變換化為最簡式。
可以得到如下形式,其中x3與x4是自由未知數
令第一組數據x3=1,x4=-3;第二組數據x3=0,x4=4,可得基礎解析(個數等于n-r)
其通解為:
8、非齊次線性方程組的基礎解系與通解。如一個非齊次線性方程組的系數矩陣R(A)如下圖形式,并且經過行變換化為最簡式。
我們帶入方程得到:
x3為自由未知數,我們為了得到一個解,令x3=0,則:
接下來求基礎解系,因為r=3,則基礎解系的個數為n-4=4-3=1。求基礎解系時要忽略參數,將方程組考慮為齊次線性方程組,則:
其中我們令x3=1,則方程的基礎解系為:
而原非齊次線性方程組的通解為:
9、向量空間:設V為n維向量的集合,若V非空,且對于加法及乘數運算封閉,則稱集合V為向量空間。
10、齊次線性方程組的解集為向量空間,稱為解空間;非齊次線性方程組的解不是向量空間。
11、設V為向量空間,若r個向量a1,a2,...,ar屬于V,且滿足a1,a2,...,ar線性無關,V中的任意一個向量都可由這r個向量表示,則稱a1,a2,...,ar是向量空間的一個基,r稱為向量空間的維數,V為r維向量空間。如果把向量空間看做向量組,那么V的基就是最大無關組,r就是V的秩。
12、由于空間V中的任一向量X都可由基a1,a2,...ar來表示為:
則稱k1,k1,...,kr為X在基a1,a2,...,ar的坐標
13、由矩陣運算第15條,我們可以推出:若r個向量所組成的矩陣非滿秩,即其對應行列式的值為0,則幾個向量線性相關;若其矩陣滿秩,行列式值非0,則r個向量線性無關,其組成的空間V稱為r維空間,這r個向量稱為V的一個基。
總結
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