35 ,
设V1={x= |
x1 , x2 , ⋯ , xn属于R,且x1
+ x2 + ⋯ + xn=0}
V2={x= |x1
, x2 , ⋯ , xn属于R,且x1 +
x2 + ⋯ + xn=1}
问V1 , V2是不是向量空间?为什么?
解:
1.判断:
验证向量空间的条件(对加法和数乘封闭):
加法封闭性:
设,即和。
则,
其分量和为
所以。
数乘封闭性:设,,则,
其分量和为,
所以。
零向量:零向量满足,故。
其他向量空间公理(如结合律、交换律等)自然满足
(因为是的子集,且运算与一致)。
因此,是向量空间(实际上是的子空间)。
2.判断:
验证向量空间的条件之一:加法封闭性。
设,
即u的分量和,v的分量和。
则f=,
f
的分量和为
所以。
中任一向量的分量和应该等于1,而这里算出某向量的分量和为2。
因此,不是向量空间。
36 ,
由a1=,
a2=所生成的向量空间记作L1
由b1= ,
b2=所生成的向量空间记作L2
试证L1=L2
证:
要证明,
即证明由生成的向量空间与由生成的向量空间相等。
这等价于证明:
1.
与等价(即可以互相线性表示);
2.
或者直接证明。
步骤1:将向量写为列向量形式:
步骤2:证明可由线性表示:
即存在实数,使得:
对于:
解得:
由和,代入第一式:成立。
所以.
对于:
解得:
由和,代入第一式:成立。
所以.
因此,可由线性表示。
步骤3:证明可由线性表示:
即存在实数,使得:
对于:
解得:
由第一式:;代入第二式:;
代入第三式:,成立。
所以.
对于:
解得:
由第一式:;代入第二式:;
代入第三式:,成立。
所以.
因此,可由线性表示。
步骤4:结论
由于与可以互相线性表示,故它们等价,
且生成相同的向量空间,即.
37 ,验证向量组
,
,
是
的一个基,
并将向量
,
用该基线性表示。
解:
1.验证是的基
要证明它们是基,需证明:
它们线性无关;
它们张成(即任意中的向量可被线性表示)。
(1)线性无关性
设,即:
得到方程组:
得,,
所以,故线性无关。
(2)张成
由于是3维空间,而是3个线性无关的向量,
因此它们张成(线性无关的n个向量在n维空间中必是基)。
2.将用基线性表示
设,即:
得方程组:
得,,
所以:
3.将用基线性表示
设,即:
得方程组:
得,,
所以:
38 , 已知R3的两个基为
旧基:
a1= ,
a2= ,
a3= ,新基:
b1= ,
b2= ,
b3=
(1)求旧基到新基的由基变换系数构成的向量组
(2)设向量φ在旧基中的坐标为 , 求φ在新基中的坐标
解:设向量φ在旧基中的坐标为,在新基中的坐标为。
(2):对每个旧基向量有:
。
=
,得:
=
,得:
=,得:
因此,由旧基坐标算出新基坐标,
(1):对每个新基向量有:
。
=
,得:
=
,得:
=
,得:
因此,由新基坐标算出旧基坐标,
因此,基变换系数构成的向量组为: