Добрый вечер!
Помогите, пожалуйста, с задачей:
Нужно найти размерность и базис линейных подпространств, натянутых на следующие системы векторов:
a1=(1,1,1,1,0),
a2=(1,1,-1,-1,-1),
a3=(2,2,0,0,-1),
a4=(1,1,5,5,2),
a5=(1,-1,-1,0,0).
В ответе дано, что размерность равна 3, а базис образуют,например,векторы a1,a2,a5 Но как они к этому пришли мне не понятно

Я пришел к такой матрице:


@темы: Линейная алгебра, Матрицы, Векторная алгебра

Комментарии
21.11.2011 в 22:19

Что именно непонятно? Если верно преобразовали, то у Вас ранг матрицы тоже равен 3. Если Вы не меняли местами строки, то базис образуют те вектора, которые стоят в первых трех строках, т.е. если в начальной матрице вектора шли в том же порядке, в каком они перечислены у Вас, то a1,a2,a3 — базисные.
А если меняли строки (что, судя по тому, что первые три вектора не образуют ЛНЗ систему, так и есть), то базисные те, которыми являются первые три строки по началу (до перемещений).
21.11.2011 в 22:23

Я одна, но всё же я есть. Я не могу сделать всё, но всё же могу сделать что-то. И я не откажусь сделать то немногое, что могу (c)
Столбцовый ранг матрицы равен строчечному, а количество ненулевых строк ступ. матрицы дает ранг системы векторов и, соответственно, размерность пр-ва, натянутого на эти векторы.
Столбцы, на которых расположена ступенька (первый элемент в строке, который не равен нулю), будут образовывать максимальную линейно независимую подсистему, то есть базис То же можно будет сказать и о соответствующих этим столбцам исходных векторах.((с)Alidoro)
21.11.2011 в 22:24

Я одна, но всё же я есть. Я не могу сделать всё, но всё же могу сделать что-то. И я не откажусь сделать то немногое, что могу (c)
alprobyte, тут матрица выписывалась из векторов-столбцов судя по всему
21.11.2011 в 22:27

Я видимо переборщил с привидением матрицы к ступенчатому виду:
вот,тут ранг как раз равен 3:


или так нельзя матрицу оставлять?
21.11.2011 в 22:29

Как Вы составляли исходную матриц?
Так: a1,a2,a3,a4,a5
Или так:
a1
a2
a3
a4
a5
?
21.11.2011 в 22:33

исходная матрица:

21.11.2011 в 22:40

Значит, надо приводить к треугольному виду по столбцам, т.е. привести к виду:
1 0 0 0 0
x 1 0 0 0
x x 1 0 0
x x x 1 0
x x x x 1
или т.п. В результате те столбцы, которые не обнулятся, и будут образовывать базис.
21.11.2011 в 22:42

alprobyte, спасибо, а мои решения выше не подходят? просто я никак по другому матрицу уже разложить не могу...
21.11.2011 в 22:46

Я одна, но всё же я есть. Я не могу сделать всё, но всё же могу сделать что-то. И я не откажусь сделать то немногое, что могу (c)
alprobyte, на самом деле лучше делать так (мне Алидоро объяснял)
Использовать строчечные преобразования, а затем равенство рангов.
Пишет  Alidoro:
29.10.2011 в 11:37


приводя матрицу с ступенчатому виду очень трудно уследить за соответствием строк преобразуемой матрицы исходным векторам. Поэтому я предлагаю вам действовать по-другому.

Составьте матрицу, расположив исходные вектора в качестве ее столбцов. Приводя к ступенчатому виду вы будете оперировать со строками и соответствие исходных векторов столбцам не будет нарушаться. После приведения к ступенчатому виду столбцы, на котором расположена ступенька (первый элемент в строке, который не равен нулю), будут образовывать максимальную линейно независимую подсистему. То же можно будет сказать и о соответствующих этим столбцам исходных векторах. Это можно объяснить тем, что любая линейная комбинация столбцов при элементарном преобразовании строк не может из нулевой стать ненулевой и наоборот.

URL комментария
21.11.2011 в 22:48

Robot, что-то я совсем не понимаю...
что теперь нужно переделать, скажите, пожалуйста
21.11.2011 в 22:50

Если приходится менять местами столбцы (что делать вовсе необязательно), то надо запоминать/отмечать, куда перешли такие-то строки.
например, у нас сначала матрица была (a1,a2,a3,a4,a5), а в результате преобразования оказалось, что нам надо поменять местами столбцы 3 и 5, тогда фиксируем, что теперь мы уже рассматриваем матрицу, полученную из матрицы (a1,a2,a5,a4,a3). Чтобы не взять в итоге не те вектора.
21.11.2011 в 22:53

Я одна, но всё же я есть. Я не могу сделать всё, но всё же могу сделать что-то. И я не откажусь сделать то немногое, что могу (c)
stalkersev, что-то я совсем не понимаю...
что теперь нужно переделать, скажите, пожалуйста


Ничего.
Вы записали матрицу, столбцами которой являются данные векторы
С помощью элементарных преобразований строк привели ее к ступенчатому виду. (я говорю про самый первый Ваш рисунок)
Далее, что я писала выше:
Столбцовый ранг матрицы равен строчечному, а количество ненулевых строк ступ. матрицы (у нас их три ненулевых) дает ранг системы векторов и, соответственно, размерность пр-ва, натянутого на эти векторы.
Столбцы, на которых расположена ступенька (первый элемент в строке, который не равен нулю), будут образовывать максимальную линейно независимую подсистему, то есть базис То же можно будет сказать и о соответствующих этим столбцам исходных векторах.((с)Alidoro)
У нас это 1,2,5
Значит , базис `a_1`,`a_2`,`a_5`

Я сама всегда делала как alprobyte (если записывала векторы столбцами)
Но вот у Алидоро все проще.
21.11.2011 в 22:58

Robot, огромное спасибо!!! теперь всё ясно, ещё раз спасибо!
21.11.2011 в 23:00

Robot, извините, а эту матрицу можно привести к виду о котором говорит alprobyte?
21.11.2011 в 23:02

Да, можно. Это же метод Гаусса, всегда можно, только в Вамшем случае некоторые строки станут нулями.