第四章 维向量空间
4.1
维向量空间的概念
一、
维向量空间的概念
向量的线性运算
二、
的子空间
定义 设
定理1 设
4.2 向量组合矩阵
一、向量组的线性组合
1. 向量组线性组合的定义
定义1 若存在数
则称向量
或称
若记
则
即,任一
设
2. 向量组线性组合与非齐次线性方程组的关系
定理1 设
有解
定义2 设有两个向量组
(I)
(II):
若组(I)中每一个向量都可由组(II)中的向量线性表出,则称组(I)可由组(II)线性表出。若组(I)与组(II)可以互相线性表处,则称组(I)与组(II)等价
若
二、向量组的线性相关性
1.向量组线性相关性的定义
定义 若存在不全为零的数
则称
说明
若
线性无关,则只有当 时,才有 成立对于任意向量组,不是线性无关就是线性相关
向量组只包含一个向量
时,若 则说 线性相关,若 则说 线性无关包含零向量的任何向量组是线性相关的
对于含有两个向量的向量组,它线性相关的充要条件是两向量的分量对应成比例,几何意义是两向量共线;三个向量线性相关的几何意义是三向量共勉
在
中, 线性相关 (或共线)在
中, 线性相关 共面
2. 线性相关性与齐次线性方程组的关系
定理2 设有
线性相关 有非零解
推论1 设有
线性相关 有非零解
推论2 向量个数>向量维数的向量组必线性相关
在
线性相关性的基本定理
定理3 若
**部分相关,则整体相关**
定理4
定理5 若
4.3 向量的秩与极大无关组
一、向量组的秩与最大无关组的概念及性质
定义 设有向量组
- 向量
线性无关 中任意 个线性相关
则称
定理1 若
定理2 矩阵的行秩=列秩=矩阵的秩
定理3 若向量组
推论 若向量组
两向量组秩的关系:
若向量组 I 可由组 II 线性表出,则组 I 的秩 $r_1\leq$ 组 II 的秩 $r_2$
定理4 设
二、 的基、维数与坐标
设
一个向量在确定基下的坐标是唯一的(坐标的唯一性)
设向量组
称
4.4 线性方程组解的结构
一、齐次线性方程组
齐次线性方程组
性质1 设
性质2 若
性质3 齐次线性方程组
将齐次线性方程组
由性质 1,2知
定理 设齐次线性方程组