diff --git a/sections/1B.typ b/sections/1B.typ index 83ac3da..9dce14b 100644 --- a/sections/1B.typ +++ b/sections/1B.typ @@ -143,14 +143,14 @@ #tab 综上所述,$V^S$ 满足向量空间的所有要求,因此 $V^S$ 是 $FF$ 上的向量空间。 ] -#exercise_sol(type: "proof")[ +#exercise_sol(type: "proof", ref: )[ 设 $V$ 是实向量空间。 - - $V$ 的*复化(complexification)*记为 $complexification(V)$,等于 $V times V$。$complexification(V)$ 中的所有元素为有序对 $(u,v)$,其中 $u,v in V$,不过我们将其记作 $u + ii v$。 + - $V$ 的*复化(complexification)*记为 $complexification(V)$,等于 $V times V$。$complexification(V)$ 中的所有元素为有序对 $(u, v)$,其中 $u,v in V$,不过我们将其记作 $u + ii v$。 - $complexification(V)$ 上的加法定义为 $ (u_1 + ii v_1) + (u_2 + ii v_2) = (u_1 + u_2) + ii (v_1 + v_2) $ - 对所有 $u_1,v_1,u_2,v_2 in V$ 都成立。 + 对所有 $u_1, v_1, u_2, v_2 in V$ 都成立。 - $complexification(V)$ 上的标量乘法定义为 $ (a + b ii)(u + ii v) = (a u - b v) + ii (a v + b u) $ diff --git a/sections/2B.typ b/sections/2B.typ index 30ef32c..bd27028 100644 --- a/sections/2B.typ +++ b/sections/2B.typ @@ -1,5 +1,5 @@ #import "../styles.typ": exercise_sol, tab, note, exercise_ref -#import "../math.typ": Poly, span +#import "../math.typ": Poly, span, complexification, ii #exercise_sol(type: "answer")[ 求出所有恰好有一个基的向量空间。 @@ -389,3 +389,37 @@ #tab 综上所述,向量组 $u_1, dots, u_m, w_1, dots, w_n$ 是 $V$ 的基。 ] + +#exercise_sol(type: "proof")[ + 设 $V$ 是实向量空间,证明:若 $v_1, dots, v_n$ 是 $V$(视为实向量空间)的基,则 $v_1, dots, v_n$ 也是其复化 $complexification(V)$(视为复向量空间)的基。 + + #note[复化 $complexification(V)$ 的定义见#exercise_ref()。] +][ + 对于 $u + ii v in complexification(V)$,由于 $v_1, dots, v_n$ 是 $V$ 的基,可以找到 $a_1, dots, a_n in RR$ 和 $b_1, dots, b_n in RR$,使得 + + $ u &= a_1 v_1 &+& dots.c + a_n v_n \ + v &= b_1 v_1 &+& dots.c + b_n v_n $ + + #tab 于是 + + $ u + ii v = (a_1 + ii b_1) v_1 + dots.c + (a_n + ii b_n) v_n $ + + #tab 这表明 $v_1, dots, v_n$ 张成 $complexification(V)$。 + + #tab 另一方面,设 $a_1 + ii b_1, dots, a_n + ii b_n in CC$,满足 + + $ (a_1 + ii b_1) v_1 + dots.c + (a_n + ii b_n) v_n = 0 + ii 0 $ + + #tab 根据 $complexification(V)$ 上标量乘法的定义,这相当于 + + $ (a_1 v_1 + dots.c + a_n v_n) + ii (b_1 v_1 + dots.c + b_n v_n) = 0 + ii 0 $ + + #tab 更进一步,必须有 + + $ a_1 v_1 &+ dots.c + a_n v_n &= 0 \ + b_1 v_1 &+ dots.c + b_n v_n &= 0 $ + + #tab 由于 $v_1, dots, v_n$ 是 $V$ 的基,根据基的定义(原书定义2.26),我们有 $a_1 = dots.c = a_n = b_1 = dots.c = b_n = 0$。这表明向量组 $v_1, dots, v_n$ 是线性无关的。 + + #tab 综上所述,向量组 $v_1, dots, v_n$ 是 $complexification(V)$ 的基。 +]