diff --git a/sections/2A.typ b/sections/2A.typ index 4e68fd6..0d857e1 100644 --- a/sections/2A.typ +++ b/sections/2A.typ @@ -312,7 +312,7 @@ #tab 根据张成空间的定义(原书定义2.4),这表明 $w in span(v_1, dots, v_m)$。 ] -#exercise_sol(type: "proof")[ +#exercise_sol(type: "proof", ref: <2A-when-vecs-append-remains-indep>)[ 设 $v_1, dots, v_m$ 是 $V$ 中的线性无关向量组,且 $w in V$。证明: $ v_1, dots, v_m, w "线性无关" quad <==> quad w in.not span(v_1, dots, v_m) $ @@ -468,3 +468,21 @@ #tab 因此,根据“线性无关组的长度 $<=$ 张成组的长度”(原书定理2.22),$Poly_4(FF)$ 上的张成组的长度不少于 $5$。因此,由四个多项式构成的向量组不可能张成 $Poly_4(FF)$。 ] + +#exercise_sol(type: "proof")[ + 证明:$V$ 是无限维的,当且仅当 $V$ 中存在一个序列 $v_1, v_2, dots$ 使得对于任意正整数 $m$,均有向量组 $v_1, dots, v_m$ 线性无关。 +][ + 首先说明充分性:现在假设 $V$ 中存在一个序列 $v_1, v_2, dots$ 使得对于任意正整数 $m$,均有向量组 $v_1, dots, v_m$ 线性无关。反证假设 $V$ 是有限维的,即存在一个向量组 $u_1, dots, u_ell$ 张成 $V$。根据“线性无关组的长度 $<=$ 张成组的长度”(原书定理2.22),必然有向量组 $v_1, dots, v_(ell + 1)$ 线性相关,这与条件矛盾。因此,$V$ 是无限维的。 + + #tab 然后说明必要性:现在假设 $V$ 是无限维的。我们现在构造题目所要求的序列 $v_1, v_2, dots$ 如下 + + / 第 $1$ 步: \ + 任取 $v_1 in V$,使得 $v_1 != 0$。根据@2A-when-1-or-2-vecs-are-indep 中的结论,向量组 $v_1$ 是线性无关的。 + + / 第 $k$ 步: \ + 由于 $V$ 是无限维的,存在一个向量 $v_k in V$,使得 $v_k in.not span(v_1, dots, v_(k-1))$。根据@2A-when-vecs-append-remains-indep 中的结论,向量组 $v_1, dots, v_k$ 线性无关。 + + #tab 所以,$V$ 中存在一个序列 $v_1, v_2, dots$ 使得对于任意正整数 $m$,均有向量组 $v_1, dots, v_m$ 线性无关。必要性得证。 + + #tab 综上所述,$V$ 是无限维的,当且仅当 $V$ 中存在一个序列 $v_1, v_2, dots$ 使得对于任意正整数 $m$,均有向量组 $v_1, dots, v_m$ 线性无关。 +]