Тема . Линал и алгебра.

.07 Линейные отображения. Матрицы линейных отображений.

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела линал и алгебра.
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#99794

Пусть f : V → W  - линейное отображение. Пусть Af  - его матрица относительно каких-то выбранных базисов в V  и в W  .

1. Доказать, что базисом в подпространстве Imf  являются все линейно независимые столбцы матрицы Af  . То есть для построения базиса в Imf  достаточно выбрать максимальную линейно независимую подсистему столбцов матрицы Af  .

2. Доказать, что базисом в подпространстве kerf  являются те вектора, которые образуют ФСР ОСЛУ Af x = 0  .

Показать доказательство

1. Пусть y ∈ Imf  . По определению это означает, что существует такой x ∈ V  , что f(x) = y  .

Тогда, если выбрать базисы в V  и в W  , то в соответствующих базисах последнее равенство будет означать, что Af ⋅x = y  .

Однако, если мы умножаем матрицу      ( a11  a12  ...  a1n )
     |                   |
Af = || a21  a22  ...  a2n ||
     |(  ...   ...  ....  .... |)
       am1  am2  ...  amn на вектор     (   )
    | x1|
    || x2||
x = |( ...|)

      xn , то результат является ничем иным, как линейной комбинацией столбцов матрицы Af  с коэффициентами xi  -ыми:

(                  )   (  )      (    )     (    )         (    )
  a11  a12  ...  a1n     x1         a11         a12            a1n
|| a21  a22  ...  a2n||   ||x2||      || a21 ||     || a22||         || a2n||
||                  ||  ⋅||  || =  x1||    || + x2||    || + ...+ xn||    ||
(  ...   ...  ....  ....)   (...)      ( ... )     ( ... )         (  ...)
  am1  am2  ...  amn     xn        am1         am2            amn

Следовательно, наш y ∈ Imf  в соответствующем базисе является линейной комбинацией столбцов матрицы Af  с некоторыми коэффициентами.

Наоборот, ясно, что если какой-то вектор y ∈ W  и при выборе соответствующих базисов этот y  является линейной комбинацией столбцов матрицы Af  с некоторыми коэффициентами, то этот y  лежит в Imf  (а именно, этот y  можно получить, применяя f  к вектору x  , координаты которого и есть коэффициенты той линейной комбинации, которая даёт y  ).

Следовательно,

                                        (    )  (   )     (    )
                                          a11     a12        a1n
                               }      { || a21||  || a22||     || a2n || }
Imf = span{ столбцы матрицы Af  = span  ||    || ,||   || ,...,||    ||
                                        ( ... )  ( ...)     ( ... )
                                          am1    am2       amn

Следовательно, базис в Imf  ищется стандартным алгоритмом поиска базиса в линейной оболочке какого-то набора векторов - нужно просто выкинуть те вектора, которые выражаются через остальные и оставить максимальный линейно независимый поднабор.

2. x ∈ kerf  по определению тогда и только тогда, когда f (x) = 0  . А при выборе базисов в V  и в W  это равносильно тому, что

(                   )  (   )   (  )
| a11  a12   ...  a1n |  |x1 |   | 0|
|| a21  a22   ...  a2n ||  ||x2 ||   || 0||
|  ...   ...  ....  ....| ⋅| ...| = |...|
(                   )  (   )   (  )
  am1  am2   ... amn     xn       0

Следовательно, ядро отображения f  совпадает с подпространством решений ОСЛУ Afx = 0  . Следовательно, базис в kerf  - это в точности базис в этом подпространстве решений ОСЛУ, а это в точности и называется ФСР ОСЛУ Af x = 0  .

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!