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1、向量空间、基和维数1一、向量空间概念一、向量空间概念则称则称V是是向量空间向量空间定义定义 设设V是非空的是非空的n维向量的维向量的集合集合,如果,如果 (1)V对对加法加法运算具有运算具有封闭性封闭性,即即 ,有有 (2)V对对数乘数乘运算具有运算具有封闭性封闭性,即即2特例:1、只有一个零向量所构成的向量空间 称为零空间。2、所有的n维向量全体构成一个最大的向量空间3例:例:对于向量的加法和数乘是否是R上的向量空间?4二、向量空间的基与维数二、向量空间的基与维数定义定义且满足:(1)1,2,r 线性无关;线性无关;(2)V 中任一向量都可以由中任一向量都可以由 1,2,r 线性表示;线性表
2、示;则称 1,2,r 为V的一组基底基底,简称基基,r 为V的维数维数,并称 V 为 r 维向量空间维向量空间。设V为向量空间,若存在 1,2,r V.5注注1:若若将将向向量量空空间间V看看成成无无穷穷个个向向量量组组成成的的向向量量组组,其其基基就就是是其其极极大大线线性性无无关关组组,其其维维数就是其秩。数就是其秩。注注2:零空间零空间 没有基,规定其维数为没有基,规定其维数为0。6例如:例如:对于Rn(1)基本单位向量组 是一组基,称为标标准准基基。(2)1=(1,0,0,0),2=(1,1,0,0),,n=(1,1,1)也是基。原因是什么?原因是什么?7三、向量在给定基下的坐标三、向量在给定基下的坐标定义定义4.2设 1,2,n 是向量空间 V 的一组基,任取 V,都有 =x1 1+x2 2+xn n且组合系数 x1,x2,xn 唯一,称为向量 在基 1,2,n 下的坐标,记为(x1,x2,xn)为什么唯一为什么唯一8例如:例如:在 R3 中,=(2,3,1)T=213 2+1 3 注:1、基并不是唯一的 2、向量在不同基坐标也不同9例例求向量 在如下基下的坐标10