diff --git a/sections/2A.typ b/sections/2A.typ index 8eab607..ed25444 100644 --- a/sections/2A.typ +++ b/sections/2A.typ @@ -1,4 +1,4 @@ -#import "../styles.typ": exercise_sol, tab, exercise_ref +#import "../styles.typ": exercise_sol, tab, exercise_ref, math_numbering #import "../math.typ": span, ii #exercise_sol(type: "answer")[ @@ -275,3 +275,39 @@ #tab 根据线性无关的定义(原书定义2.15),这表明向量组 $v_1 + w_1, v_2 + w_2$ 不是线性无关的,因此原命题不成立。 ] + +#exercise_sol(type: "proof")[ + 设 $v_1, dots, v_m$ 是 $V$ 中的线性无关向量组,且 $w in V$。证明:若向量组 + + $ v_1 + w, dots, v_m + w $ + + 线性相关,则 $w in span(v_1, dots, v_m)$。 +][ + 由于向量组 $v_1 + w, dots, v_m + w$ 线性相关,根据线性相关的定义(原书定义2.17),存在 $a_1, dots, a_m in FF$,使得 + + #show: math_numbering(true) + $ a_1 (v_1 + w) + dots.c + a_m (v_m + w) = 0 $ <2A-vi-plus-w-is-dependent-def> + #show: math_numbering(false) + + #tab 其中 $a_1, dots, a_m$ 中至少有一个不为 $0$。 + + #tab 下面我们说明 $a_1 + dots.c + a_m != 0$。整理@2A-vi-plus-w-is-dependent-def 可得 + + $ a_1 v_1 + dots.c + a_m v_m + (a_1 + dots.c + a_m) w = 0 $ + + #tab 反证假设 $a_1 + dots.c + a_m = 0$,则 $a_1 v_1 + dots.c + a_m v_m = 0$,而这与线性无关的定义(原书定义2.15)矛盾。因此,我们只能有 $a_1 + dots.c + a_m != 0$。 + + #tab 所以,我们可以将@2A-vi-plus-w-is-dependent-def 改写为 + + $ w = -(a_1 v_1 + dots.c + a_m v_m) / (a_1 + dots.c + a_m) $ + + #tab 更进一步地,对于 $k in {1, dots, m}$,令 + + $ b_k = -a_k / (a_1 + dots.c + a_m) $ + + #tab 则有 + + $ w = b_1 v_1 + dots.c + b_m v_m $ + + #tab 根据张成空间的定义(原书定义2.4),这表明 $w in span(v_1, dots, v_m)$。 +]