Примеры векторных пространств. Системы векторов векторного пространства.
1) Множество числовых вещественных функций одной переменной, непрерывных на интервале (0; 1) относительно обычных операций сложения функций и умножения функции на число.
2) Множество многочленов от одной буквы с коэффициентами из поля K относительно сложения многочленов и умножения многочленов на скаляр.
3) Множество комплексных чисел относительно сложения комплексных чисел и умножения на действительное число.
4) Множество матриц одного и того же размера с элементами из поля К относительно сложения матриц и умножения матриц на скаляр.
Следующий пример является важным частным случаем примера 4.
5) Пусть - произвольное натуральное число. Обозначим через
множество всех столбцов высоты n, т.е. множество матриц над полем K размера
.
Множество является векторным пространством над полем К и называется арифметическим векторным пространством столбцов высоты n над полем K.
В частности, если вместо произвольного поля К взять поле действительных чисел , то векторное пространство
называется вещественным арифметическим векторным пространством столбцов высоты n.
Аналогично, векторным пространством является и множество матриц над полем K размера или, иначе, строк длины n. Оно обозначается также через
и также называется арифметическим векторным пространством строк длины n над полем K.
Системы векторов векторного пространства.
Определение. Системой векторов векторного пространства называют любое конечное непустое множество векторов этого пространства.
Обозначение: .
Определение. Выражение
, (1)
где - скаляры поля К,
– векторы векторного пространства V, называется линейной комбинацией системы векторов
. Скаляры
называются коэффициентами этой линейной комбинации.
Определение. Если все коэффициенты линейной комбинации (1) равны нулю, то такую линейную комбинацию называют тривиальной, в противном случае – нетривиальной.
Пример. Пусть система из трех векторов векторного пространства V. Тогда
– тривиальная линейная комбинация данной системы векторов;
– нетривиальная линейная комбинация данной системы векторов, т.к. первый коэффициент этой комбинации .
Определение. Если какой-либо вектор х векторного пространства V может быть представлен в виде:
,
то говорят, что вектор х линейно выражается через векторы системы . В этом случае говорят также, что система
линейно представляет вектор х.
Замечание. В этом и предыдущем определении слово "линейно" часто пропускают и говорят, что система представляет вектор или вектор выражается через векторы системы и т.п.
Пример. Пусть – система из двух столбцов арифметического вещественного векторного пространства столбцов высоты 2. Тогда столбец
линейно выражается через столбцы системы или данная система столбцов линейно представляет столбец х. Действительно,
.