為什麼n個無關的n維向量可以表示任何乙個n維向量?

時間 2021-10-31 00:04:25

1樓:不為明日歌

如果說任意n個無關的n維向量不夠顯然的話,

不妨選取最簡潔的一組向量空間正交基:

對任意乙個n維向量,只須將上面這個向量組依次數乘欲表示向量的座標值 就能表示,這n個無關向量可以表示任意1個n維向量是顯然的。

證明這組正交基可以被任意n個線性無關的向量線性表示即可。

直觀上理解就是剔除向量之間的同方向向量成分[各個維度]的乙個去冗餘的過程。

而在保證n個向量線性無關的前提下,去冗餘的結果必然是n個正交的向量部分。

再取單位方向向量的過程。

其實質是乙個滿秩的方陣 是否一定可以通過初等行變換轉化為單位陣E的問題,其中 為 維行向量。

推論一僅通過初等行變換就能實現

2樓:Kawhi

這個就是書上定理,看下書就行。

實際上是假設任意n個線性無關的向量分別為

假設要表示的那個向量是

那麼就是

我們要證明的是上面的 都是有解的,你寫一下發現這是個線性方程組,然後根據克萊姆法則一下子就出來了。

3樓:

什麼叫「n維」向量?

理解一:n個數字寫成的n元組叫做n維向量。

那解n元一次方程組就行。用消元法+數學歸納法(對n歸納),可以證明 n個「線性無關」向量可以用於線性表出任意n維向量。

n=1時,「乙個線性無關向量」指 (a),其中a≠0. 那麼任意向量總可以用它錶出: (b)=b/a* (a)

若n≤k時命題總成立,則n=k+1時,

用a1,a2,...,a(k+1)表示這k+1個線性無關向量,用a(i,j)表示第i個向量的第j個元素。那麼首先,k+1個向量的第乙個數,即a(1,1),a(2,1),...

,a(k+1,1)中至少有乙個非零。否則,這k+1個向量亦可視為由後k個數構成的k維向量,我們就有了k+1個線性無關的k維向量。由歸納假設,這是不可能的!

——因為其中每乙個必可以被其他的k個線性表出。

所以我們不妨設a(1,1)≠0,那麼根據高斯消元法的思路,看向量bi=ai-a(i,1)/a(1,1)*a1,這個k+1維向量的第乙個數被消成了0。此時k個k+1維向量b2,b3,...,b(k+1)是線性無關的k個k+1維向量,且第一項全是0。

由歸納假設,他們可以線性表出第一項為0的任意k+1維向量。所以a1, b2, b3,...,b(k+1)可以表出任意k+1維向量。

進而a1,a2,...,a(k+1)也可以表出所有k+1維向量。歸納遞推成立。

也可以用克拉默法則直接把n元一次方程組的解寫出來。

理解二:乙個對線性運算(加減、數乘)封閉的集合叫「向量空間」。

如果乙個向量空間裡存在某n個向量,他們是線性無關的,但再添上任何向量後n+1個向量就是相關的(也就是說這是極大無關組),則稱這個向量空間是「n維向量空間」。

然後高代裡證明了向量空間的兩個定理:替換定理和維數不變定理。

維數不變定理說的是:乙個向量空間的維數如果存在,那一定唯一。也就是說,如果m個向量是乙個極大無關組,n個向量也是極大無關組,那麼必定m=n。

替換定理是證明這個定理用到的引理。

顯然 「由n個數構成的向量」這種向量空間裡有由n個向量組成的極大無關組 (也就是(100...0) (010...0) ...

(00...01)這n個向量),所以這個空間維數是n。因此這個空間裡任取n+1個向量,必定不是線性無關組。

4樓:JourneyofBoy

可以。維度問題。二維平面,兩個無關二維向量即可表示。其實這個時候聯絡高中學的」基」這個概念,並推廣到n維,你瞬間就明白了。

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