diff --git a/sections/1C.typ b/sections/1C.typ index a757259..bd4bef0 100644 --- a/sections/1C.typ +++ b/sections/1C.typ @@ -20,6 +20,7 @@ / 加法单位元: $0 in S_1$。 \ 证明:注意到 $0 + 2 dot 0 + 3 dot 0 = 0$,故 $0 in S_1$。 + / 加法封闭性: $u,w in S_1$ 意味着 $u+w in S_1$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,$w = (w_1, w_2, w_3)$,则 $u+w = (u_1+w_1, u_2+w_2, u_3+w_3)$。由于 $u_1 + 2u_2 + 3u_3 = 0$ 且 $w_1 + 2w_2 + 3w_3 = 0$,因此 $ (u+w)_1 + 2(u+w)_2 + 3(u+w)_3 @@ -27,6 +28,7 @@ &= (u_1+2u_2+3u_3) + (w_1+2w_2+3w_3) \ &= 0 + 0 = 0 $ 故 $u+w in S_1$。 + / 数乘封闭性: $a in FF$ 且 $u in S_1$ 意味着 $a u in S_1$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,则 $a u = (a u_1, a u_2, a u_3)$。由于 $u_1 + 2u_2 + 3u_3 = 0$,因此 $ (a u)_1 + 2(a u)_2 + 3(a u)_3 @@ -45,10 +47,12 @@ / 加法单位元: $0 in S_4$。 \ 证明:注意到 $0 = 5 dot 0$,故 $0 in S_4$。 + / 加法封闭性: $u,w in S_4$ 意味着 $u+w in S_4$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,$w = (w_1, w_2, w_3)$,则 $u+w = (u_1+w_1, u_2+w_2, u_3+w_3)$。由于 $u_1 = 5 u_3$ 且 $w_1 = 5 w_3$,因此 $ u_1 + w_1 = 5 u_3 + 5 w_3 = 5(u_3 + w_3) $ 故 $u+w in S_4$。 + / 数乘封闭性: $a in FF$ 且 $u in S_4$ 意味着 $a u in S_4$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,则 $a u = (a u_1, a u_2, a u_3)$。由于 $u_1 = 5 u_3$,因此 $ a u_1 = a (5 u_3) = 5(a u_3) $ @@ -76,10 +80,12 @@ / 加法单位元: $0 in S$。 \ 证明:注意到 $0 + 5 dot 0 = 0$,故 $0 in S$。 + / 加法封闭性: $u,w in S$ 意味着 $u+w in S$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3, u_4)$,$w = (w_1, w_2, w_3, w_4)$,则 $u+w = (u_1+w_1, u_2+w_2, u_3+w_3, u_4+w_4)$。由于 $u_3 = 5 u_4$ 且 $w_3 = 5 w_4$,因此 $ (u+w)_3 = (u_3 + w_3) = 5(u_4 + w_4) $ 故 $u+w in S$。 + / 数乘封闭性: $a in FF$ 且 $u in S$ 意味着 $a u in S$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3, u_4)$,则 $a u = (a u_1, a u_2, a u_3, a u_4)$。由于 $u_3 = 5 u_4$,因此 $ (a u)_3 = a u_3 = a (5 u_4) = 5(a u_4) $ @@ -95,10 +101,12 @@ / 加法单位元: $0 in S$。 \ 证明:注意到 $0'(2) = 0$,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 $u'(2) = 0$ 且 $w'(2) = 0$。因此 $ (u+w)'(2) = u'(2) + w'(2) = 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 $u'(2) = 0$。因此 $ (a u)'(2) = a u'(2) = a dot 0 = 0 $ @@ -116,10 +124,12 @@ / 加法单位元: $0 in S$。 \ 证明:注意到 $0'(-1) = 0 = 3 dot 0 = 3 dot 0(2)$,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 $u'(-1) = 3 u(2)$ 且 $w'(-1) = 3 w(2)$。因此 $ (u+w)'(-1) = u'(-1) + w'(-1) = 3 u(2) + 3 w(2) = 3(u(2) + w(2)) $ 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 $u'(-1) = 3 u(2)$。因此 $ (a u)'(-1) = a u'(-1) = a dot 3 u(2) = 3(a u(2)) $ @@ -135,10 +145,12 @@ / 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 $ @@ -180,12 +192,14 @@ / 加法单位元: $0 in S_RR$。 \ 证明:注意到 $0 = 0$,故 $0 in S_RR$。 + / 加法封闭性: $u,w in S_RR$ 意味着 $u+w in S_RR$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,$w = (w_1, w_2, w_3)$, 则 $u+w = (u_1+w_1, u_2+w_2, u_3+w_3)$。由于 $u_1 = u_2$ 且 $w_1 = w_2$,因此 $ u_1 + w_1 = u_2 + w_2 $ 故 $u+w in S_RR$。 + / 数乘封闭性: $a in RR$ 且 $u in S_RR$ 意味着 $a u in S_RR$。 \ 证明:设 $u = (u_1, u_2, u_3)$,则 $a u = (a u_1, a u_2, a u_3)$。由于 $u_1 = u_2$,因此 @@ -302,10 +316,12 @@ / 加法单位元: $0 in S$。 \ 证明:由于 $V_1$ 和 $V_2$ 都是 $V$ 的子空间,因此 $0 in V_1$ 且 $0 in V_2$,从而 $0 in S$。 + / 加法封闭性: $u,w in S$ 意味着 $u+w in S$。 \ 证明:设 $u, w in S$,则 $ u in V_1, w in V_1, u in V_2, w in V_2 $ 因此 $u+w in V_1$ 且 $u+w in V_2$,从而 $u+w in S$。 + / 数乘封闭性: $a in V$ 且 $u in S$ 意味着 $a u in S$。 \ 证明:设 $u in S$,则 $ u in V_1, u in V_2 $ @@ -321,6 +337,7 @@ / 第 $1$ 步: \ 当 $n=1$ 时,$S=V_1$,显然是 $V$ 的子空间。 + / 第 $k+1$ 步: \ 假设当 $n=k$ 时,结论成立,即 $V_1 inter dots inter V_k$ 是 $V$ 的子空间。又因为 $V_(k+1)$ 是 $V$ 的子空间,由@1C-inter-of-subspace-is-subspace 可知,$(V_1 inter dots inter V_k) inter V_(k+1)$ 也是 $V$ 的子空间。由此,我们证明了当 $n=k+1$ 时,结论也成立。 @@ -379,4 +396,29 @@ #tab 由于 $mu_1 != mu_2$,我们立即得到 $u in V_2$,而这与 $u in.not V_2 union V_3$ 矛盾,故假设不成立。 #tab 综上所述,$V$ 的三个子空间的并集是 $V$ 的子空间,当且仅当其中一个包含另外两个。 +] + +#exercise_sol(type: "explain")[ + 设 + + $ U = {(x, -x, 2x) in FF^3 : x in FF} quad "与" quad W = {(x, x, 2x) in FF^3 : x in FF} $ + + 用符号描述 $U + W$,并给出不使用符号的描述。 +][ + 我们声称 + + $ S = {(x, y, 2x) in FF^3 : x,y in FF^3} = U + W $ + + #tab 为了证明这一点,我们将论证 $S subset.eq U + W$ 以及 $U + W subset.eq S$。现在设 $u = (a, b, 2a)$,其中 $a, b in FF$,即 $u in S$。注意到 $u = v_1 + v_2$,其中 + + $ v_1 &= ((a - b) / 2, -(a - b) / 2, a - b) in U \ + v_2 &= ((a + b) / 2, (a + b) / 2, a + b) in W $ + + #tab 故 $u in U + W$,这表明 $S subset.eq U + W$。另一方面,设 $u = (a + b, -a + b, 2a + 2b)$,其中 $a, b in FF$,即 $u in U + W$。注意到 $u = (x, y, 2x)$,其中 + + $ cases(x = a + b, y = -a + b) $ + + #tab 这表明 $u in S$,即 $U + W subset.eq S$。综上所述,$S = U + W$。 + + #tab 不使用符号的描述:$U + W$ 是 $FF^3$ 中第三个分量是第一个分量的两倍的所有元素构成的集合。 ] \ No newline at end of file