Подпространства
[27/78%]Выяснить, является ли подпространством соответствующего векторного пространства каждая из следующих совокупностей векторов:
векторы плоскости с началом , концы которых лежат на одной из двух прямых, пересекающихся в точке ;
векторы плоскости с началом , концы которых лежат на данной прямой;
векторы плоскости с началом , концы которых не лежат на данной прямой;
векторы координатной плоскости, концы которых лежат в первой четверти;
векторы пространства , координаты которых — целые числа;
векторы арифметического пространства — поле, являющиеся решениями данной системы линейных уравнений;
векторы линейного пространства, являющиеся линейными комбинациями данных векторов ;
ограниченные последовательности комплексных чисел;
последовательности вещественных чисел, имеющие предел;
последовательности вещественных чисел, имеющие предел ;
последовательности элементов поля , удовлетворяющие рекуррентному соотношению
где — фиксированная последовательность элементов поля , — фиксированное натуральное число, ;
многочлены чётной степени с коэффициентами из поля ;
многочлены с коэффициентами из поля , не содержащие чётных степеней переменной ;
множества из пространства (см. 4.9), состоящие из чётного числа элементов;
множества из , состоящие из нечётного числа элементов.
Доказать, что следующие совокупности векторов пространства — поле, образуют подпространства, и найти их базисы и размерности:
векторы, у которых совпадают первая и последняя координаты;
векторы, у которых координаты с чётными номерами равны 0 ;
векторы, у которых координаты с чётными номерами равны между собой;
векторы вида ;
векторы, являющиеся решениями однородной системы уравнений.
Выяснить, какие из следующих совокупностей матриц порядка над полем образуют подпространства в пространстве матриц , найти их базисы и размерности:
все матрицы;
симметрические матрицы;
кососимметрические матрицы;
невырожденные матрицы;
вырожденные матрицы;
матрицы со следом, равным нулю;
матрицы, перестановочные с данным множеством матриц (при вычислении базиса и размерности предположить, что данное множество матриц состоит из одной диагональной матрицы с различными диагональными элементами);
матрицы , удовлетворяющие условию , где — заданный набор матриц.
Пусть — пространство всех функций, определенных на множестве и принимающих вещественные значения. Выяснить, какие из следующих совокупностей функций составляют подпространство:
функции, принимающие значение в данной точке ;
функции, принимающие значение во всех точках некоторого подмножества ;
функции, обращающиеся в нуль хотя бы в одной точке множества ;
функции, имеющие предел при (при );
функции, имеющие не более конечного числа точек разрыва (при ).
Пусть — пространство бесконечных последовательностей с элементами из поля . Выяснить, какие из следующих совокупностей последовательностей составляют в подпространство:
последовательности, в которых лишь конечное число элементов отлично от нуля;
последовательности, в которых лишь конечное число элементов равно нулю;
последовательности, в которых все элементы отличны от 1.
Доказать, что в пространствах и следующие совокупности образуют подпространства:
последовательности, удовлетворяющие условию Коши: для любого найдется число такое, что при любых выполняется неравенство ;
последовательности, удовлетворяющие условию Гильберта: ряд сходится;
последовательности полиномиального роста, т.е. , где — натуральные числа, зависящие от последовательности;
последовательности экспоненциального роста, т.е. , где — положительное вещественное число, зависящее от последовательности.
Выяснить, какие из следующих совокупностей многочленов образуют подпространства в пространстве (см. 34.12) и найти их базисы и размерности:
многочлены, имеющие данный корень ;
многочлены, имеющие данный корень ;
многочлены, имеющие данные корни ;
многочлены, имеющие данный простой корень .
Доказать, что если подпространство векторного пространства (см. 34.12) для любого содержит хотя бы один многочлен степени и не содержит многочленов степени , то оно совпадает с .
Пусть — пространство многочленов от переменных . Найти:
размерность подпространства всех однородных многочленов степени ;
размерность его подпространства, состоящего из всех многочленов степени .
Пусть - -мерное векторное пространство над полем , состоящим из элементов. Найти:
число векторов в пространстве ;
число базисов пространства ;
число невырожденных матриц порядка над полем ;
число вырожденных матриц порядка над полем ;
число -мерных подпространств пространства ;
число решений уравнения , где — прямоугольная матрица ранга — столбец неизвестных длины .
Найти базис и размерность линейной оболочки следующей системы векторов:
,
, .
Пусть и — подпространства конечномерного векторного пространства . Доказать, что:
если , то , причём равенство имеет место только при ;
если , то сумма равна одному из этих подпространств, а пересечение — другому;
если , то .
Пусть — подпространства векторного пространства.
Можно ли утверждать, что ?
Доказать, что предыдущее равенство верно, если .
Доказать, что .
Доказать, что .
Доказать, что и разность размерностей этих подпространств является чётным числом.
Найти размерности суммы и пересечения линейных оболочек систем векторов пространства :
,
,
, .
Найти базисы суммы и пересечения линейных оболочек и :
, ,
, , ;
, ,
,
, . ,
Найти систему линейных уравнений, задающую систему векторов:
;
.
Пусть — подпространства векторного пространства. Доказать, что:
сумма этих подпространств является прямой тогда и только тогда, когда хотя бы один ее вектор однозначно представляется в виде
условие для любых различных и от 1 до не является достаточным для того, чтобы сумма этих подпространств была прямой.
Пусть подпространства заданы уравнениями
Доказать, что , и найти проекции единичных векторов на параллельно и на параллельно .
Пусть в пространстве
Доказать, что , и найти проекцию вектора на подпространство параллельно .
Доказать, что для любого подпространства существует такое подпространство , что .
Доказать, что пространство матриц является прямой суммой подпространства симметрических и подпространства кососимметрических матриц, и найти проекции матрицы
на каждое из этих подпространств параллельно другому подпространству.
Пусть — подпространство кососимметрических матриц, — подпространство верхнетреугольных матриц в .
Доказать, что .
Найти проекцию матриц на и .
Пусть — подпространство симметрических матриц, — подпространство верхненильтреугольных матриц в .
Доказать, что .
Найти проекцию матрицы на и .
Пусть — поле из элементов, — подпространство размерности в пространстве размерности . Найти число таких подпространств в , что .
Пусть — линейное пространство над бесконечным полем и — подпространства в , причём . Доказать, что для некоторого .
Пусть — линейное пространство над полем подпространства в , причём . Доказать, что или .
Привести пример такого пространства над конечным полем, что , где — собственные подпространства в .