1 子空间的交集 (Lec6)
- 结论:设有R3上的子空间S和T,取两者的交,交仍为一个(子)空间
不严谨证明:
设v,w为S与T交集上的向量,因而v,w即属于S也属于T
对于S来说,v和w都是S的向量,则对v和w做线性组合一定在S内
同理对T来说,v与w也是T的向量,则v和w的线性组合也在T内
v和w的线性组合同时在S和T上,即v和w的线性组合在S与T的交内
即S和T的交满足加法和数乘封闭,是子空间
2 列空间 (Lec6)
对于一个m*n(列向量有m维)矩阵A,其列空间记为C(A),是一个$R^{m}的子空间;其一组基为A的列向量的最大线性无关组
Q1:给定矩阵A
\begin{bmatrix}
1\ 1\ 2 \\2\ 1 \ 3 \\
3\ 1 \ 4 \\
4\ 1\ 5
\end{bmatrix}
是否对于任意的R^{4}上的b,方程Ax=b都有解?
问题有两个等价说法:
- 换言之,是指对于任意的属于R^{4}上的b,都在A的列空间(R^{4}的子空间)中吗?
- 既然b是R^{4}上任意的向量,那么A的列所生成的空间(列空间)需要充满整个R^{4}才能保证Ax=b永远有解,那么A真的是R^{4}本身吗?
答案既然是不的。
Q2:什么样的b能使Ax=b有解?
- 处于A的列所生成的子空间(列空间)C(A)中的b
- 总结:Ax=b有解,iff b属于A的列空间C(A)
3 零空间(Null Space, Lec 6)
Def:A为m*n矩阵是齐次方程Ax=0的所有解所组成的空间,是满足方程Ax=0的所有的x的空间(可理解为b=0),记为N(A)
是R^{n}的子空间
对于上面的A,零空间是R^{3}的子空间
- 零向量永远都是齐次方程的解(trivial sol)
- 对于上述的A,c(1,1,-1)是其解 (c为任意常数)
- A的零空间N(A)为零向量交c(1,1,-1),是三维空间的一条直线
Question: check if solution to Ax=0 是子空间
不严谨证明:
设v和w都是齐次方程的解,也即
Av=0, Aw=0
则A(v+w) 一定为0
即v+w满足该方程,是方程的一个解
同理,v和w的所有线性组合都满足,也就是说v和w的所有线性组合都是解,也就是说Ax=0的所有解封闭,是一个空间
Question 对比2中的Ax=b,其解集是空间吗?
否,(0,0,0)不是其解,不在方程的解空间内;不含O的都不是空间