diff --git a/sections/1C.typ b/sections/1C.typ index 2d86449..736c77d 100644 --- a/sections/1C.typ +++ b/sections/1C.typ @@ -108,7 +108,7 @@ ] #exercise_sol(type: "proof")[ - 证明在区间 $(-4,4)$ 上的满足 $f'(-1) = 3f(2)$ 的可微实值函数 $f$ 构成的集合是 $RR^((-4,4))$ 的子空间。 + 证明:在区间 $(-4,4)$ 上的满足 $f'(-1) = 3f(2)$ 的可微实值函数 $f$ 构成的集合是 $RR^((-4,4))$ 的子空间。 ][ 记 $S$ 为题目所说的子集,即 $S={f in RR^((-4,4)) : f'(-1) = 3f(2)}$。我们逐条验证其满足子空间的条件(原书定理1.34): @@ -126,6 +126,25 @@ #tab 综上所述,满足条件的集合是 $RR^((-4,4))$ 的子空间。 ] +#exercise_sol(type: "proof")[ + 设 $b in RR$,证明:在区间 $[0,1]$ 上满足 $integral_0^1 f = b$ 的连续实值函数 $f$ 构成的集合是 $RR^([0,1])$ 的子空间,当且仅当 $b=0$。 +][ + 我们首先说明其充分性。假设 $b=0$,此时 $S = {f in RR^([0, 1]) : integral_0^1 f = 0}$,我们逐条验证其满足子空间的条件(原书定理1.34): + + / 加法单位元: $0 in S$。 \ + 证明:注意到 $integral_0^1 0 = 0$,故 $0 in S$。 + / 加法封闭性: $u,w in S$ 意味着 $u+w in S$。 \ + 证明:设 $u, w in S$,则 + $ integral_0^1 (u+w) = integral_0^1 u + integral_0^1 w = 0 + 0 = 0 $ + 故 $u+w in S$。 + / 数乘封闭性: $a in RR$ 且 $u in S$ 意味着 $a u in S$。 \ + 证明:设 $u in S$,则 + $ integral_0^1 (a u) = a integral_0^1 u = a dot 0 = 0 $ + 故 $a u in S$。 + + #tab 综上所述,当 $b=0$ 时,$S$ 是 $RR^([0,1])$ 的子空间。 +] + #exercise_sol(type: "answer")[ $RR^2$ 是不是复向量空间 $CC^2$ 的子空间? ][ @@ -179,7 +198,7 @@ #tab 容易验证 $u, v in S_CC$,而 - $ u + v = (-1, 1, 0) in.not S_CC $ + $ u + v = (-1, 2, 0) in.not S_CC $ #tab 这违反子空间的条件(原书定理1.34)中对“加法封闭性”的要求。由此,$S_CC$ 不是 $CC^3$ 的子空间。 ] @@ -189,5 +208,17 @@ ][ 取 $U = {(1, 0), (0, 0), (-1, 0)}$,容易验证 $U$ 满足对加法封闭和对“取加法逆元”封闭。但是,取 $u = (1, 0) in U$, $2u = (2, 0) in.not U$,这违反子空间的条件(原书定理1.34)中对“数乘封闭性”的要求。由此,$U$ 不是 $RR^2$ 的子空间。 - #tab 找到一个反例,说明题目中的命题不成立。 -] \ No newline at end of file + #tab 我们找到了一个反例,这说明题目中的命题不成立。 +] + +#note[还可以取 $U = {(a, b) : a,b in QQ}$ 作为反例。] + +#exercise_sol(type: "answer")[ + 给出一例:$RR^2$ 的非空子集 $U$,满足对标量数乘封闭,但不是 $RR^2$ 的子空间。 +][ + 取 + + $ U = {(a, 0) : a in RR} union {(0, a) : a in RR} subset.eq RR^2 $ + + #tab 这个集合满足对标量数乘封闭,但不满足对加法封闭。比如,取 $u = (1, 0) in U$,$v = (0, 1) in U$,则 $u+v=(1, 1) in.not U$。因此 $U$ 不是 $RR^2$ 的子空间。 +]