diff --git a/sections/2A.typ b/sections/2A.typ index 10e7723..2b86924 100644 --- a/sections/2A.typ +++ b/sections/2A.typ @@ -14,7 +14,7 @@ #tab 综上所述,题目要求的四个不同的向量可以是 - $ (1, 0, -1)"," wide (0, 1, -1)"," wide (2, 0, -2)"," wide (0, 2, -2) $ + $ (1, 0, -1)"," (0, 1, -1)"," (2, 0, -2)"," (0, 2, -2) $ ] #exercise_sol(type: "proof")[ @@ -24,7 +24,7 @@ 也张成 $V$。 ][ - 证明:设 $v_1$,$v_2$,$v_3$ 和 $v_4$ 张成 $V$,则任意 $v in V$ 都可以表示为 + 设 $v_1$,$v_2$,$v_3$ 和 $v_4$ 张成 $V$,则任意 $v in V$ 都可以表示为 $ v = a_1 v_1 + a_2 v_2 + a_3 v_3 + a_4 v_4 $ @@ -32,5 +32,63 @@ $ v = a_1 (v_1 - v_2) + (a_1 + a_2) (v_2 - v_3) + (a_2 + a_3) (v_3 - v_4) + (a_3 + a_4) v_4 $ - #tab 这说明 $v$ 可以用 $v_1 - v_2$,$v_2 - v_3$,$v_3 - v_4$ 和 $v_4$ 线性表示,因此它们张成 $V$。 + #tab 这说明 $v$ 可以用 $v_1 - v_2$,$v_2 - v_3$,$v_3 - v_4$ 和 $v_4$ 线性表示,这表明 $V subset.eq span(v_1 - v_2, v_2 - v_3, v_3 - v_4, v_4)$。 + + #tab 另一方面,设 $v in span(v_1 - v_2, v_2 - v_3, v_3 - v_4, v_4)$,则 $v$ 可以表示为 + + $ v = b_1 (v_1 - v_2) + b_2 (v_2 - v_3) + b_3 (v_3 - v_4) + b_4 v_4 $ + + #tab 其中 $b_i in FF$。我们可以将其改写为 + + $ v = (b_1 + b_2) v_1 + (b_2 + b_3) v_2 + (b_3 + b_4) v_3 + b_4 v_4 $ + + #tab 这说明 $v$ 可以用 $v_1$,$v_2$,$v_3$ 和 $v_4$ 线性表示,这表明 $span(v_1 - v_2, v_2 - v_3, v_3 - v_4, v_4) subset.eq V$。 + + #tab 综上所述,$V = span(v_1 - v_2, v_2 - v_3, v_3 - v_4, v_4)$,即向量组 $v_1 - v_2$,$v_2 - v_3$,$v_3 - v_4$ 也张成 $V$。 +] + +#exercise_sol(type: "proof")[ + 设 $v_1, dots, v_m$ 是 $V$ 中的一组向量。对于 $k in {1, dots, m}$,令 + + $ w_k = v_1 + dots.c + v_k $ + + 证明:$span(v_1, dots, v_m) = span(w_1, dots, w_m)$。 +][ + 设 $u in span(v_1, dots, v_m)$,则 $u$ 可以表示为 + + $ u = a_1 v_1 + dots.c + a_m v_m $ + + #tab 其中 $a_i in FF$。我们可以将其改写为 + + $ u = b_1 w_1 + dots.c + b_m w_m $ + + #tab 其中对于 $k in {1, dots, m}$,$b_k = a_k - a_(k + 1)$(方便起见,我们设 $a_(m+1) = 0$。为了验证这一点,我们带入 $b_i$ 和 $w_i$ 的定义,得到 + + $ b_1 w_1 + dots.c + b_m w_m + &= sum_(i=1)^m (a_i - a_(i + 1))sum_(j=1)^i v_j \ + &= sum_(i=1)^m sum_(j=1)^i (a_i - a_(i + 1))v_j \ + &= sum_(j=1)^m sum_(i=j)^m (a_i - a_(i + 1))v_j \ + &= sum_(j=1)^m (sum_(i=j)^m a_i - sum_(i=j)^m a_(i + 1)) v_j \ + &= sum_(j=1)^m a_j v_j = u $ + + #tab 这说明 $u$ 可以用 $w_1, dots, w_m$ 线性表示,因此 $span(v_1, dots, v_m) subset.eq span(w_1, dots, w_m)$。另一方面,设 $u in span(w_1, dots, w_m)$,则 $u$ 可以表示为 + + $ u = a_1 w_1 + dots.c + a_m w_m $ + + #tab 其中 $a_i in FF$。我们可以将其改写为 + + $ u = b_1 v_1 + dots.c + b_m v_m $ + + #tab 其中对于 $k in {1, dots, m}$,$b_k = a_k + dots.c + a_m$。为了验证这一点,我们带入 $b_i$ 和 $w_i$ 的定义,得到 + + $ b_1 v_1 + dots.c + b_m v_m + &= sum_(i=1)^m (sum_(j=i)^m a_j) v_i \ + &= sum_(i=1)^m sum_(j=i)^m a_j v_i \ + &= sum_(j=1)^m sum_(i=1)^j a_j v_i \ + &= sum_(j=1)^m a_j sum_(i=1)^j v_i \ + &= sum_(j=1)^m a_j w_j = u $ + + #tab 这说明 $u$ 可以用 $v_1, dots, v_m$ 线性表示,因此 $span(w_1, dots, w_m) subset.eq span(v_1, dots, v_m)$。 + + #tab 综上所述,$span(v_1, dots, v_m) = span(w_1, dots, w_m)$。 ]