次のうちどれが真偽ですか?あなたの答えを正当化してください。 (i)R 2は無限に多くの非ゼロの固有ベクトル部分空間を持ちます(ii)すべての同次線形方程式系は非ゼロの解を持ちます。

次のうちどれが真偽ですか?あなたの答えを正当化してください。 (i)R 2は無限に多くの非ゼロの固有ベクトル部分空間を持ちます(ii)すべての同次線形方程式系は非ゼロの解を持ちます。
Anonim

回答:

# #

# "(i)真実です。"#

# "(ii)虚偽。"#

説明:

# #

#「証明」 #

# "(i)このような部分空間の集合を構成することができます。"#

# "1)" RRで forall r 、 "let:" RR ^ 2で qquad quad V_r = (x、r x)とします。 #

# "幾何学的には、" V_r "は勾配" rの " RR ^ 2、"の原点を通る線です。#

# "" 2)これらの部分空間がアサーション(i)を正当化することを確認します。 " #

# "3)明らかに:" qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad V sub RR 2です。 #

# "4)次のことを確認してください。" qquad qquad V_r "は" RR ^ 2の適切な部分空間です。 #

# "させてください:" qquad u、v in V_r、 alpha、 beta RR。 qquad qquad qquad quad "V_rの" quad alpha u + beta v "を確認します。 #

#u、v in V_r rArr u =(x_1、r x_1)、v =(x_2、r x_2); RR#の x_1、x_2 の場合は "

# qquad qquad qquad:。 qquad quad alpha u + beta v = alpha(x_1、r x_1)+ beta(x_2、r x_2)#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad quad = alpha(x_1、r x_1)+ beta(x_2、r x_2)#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad quad = ( alpha x_1、 alpha r x_1)+( beta x_2、 beta r x_2)#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad quad = ( alpha x_1 + beta x_2、 alpha r x_1 + beta r x_2)#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad quad = ( alpha x_1 + beta x_2、r( alpha x_1 + beta x_2))#

# qquad qquad qquad qquad qquad quad quad = (x_3、r x_3) in V_r; qquad "with" x_3 = alpha x_1 + beta x_2。 #

# "だから:" qquad qquad qquadu、v in V_r、 alpha、 beta in RR quad r r quad alpha u + beta v in V_r #

# "したがって、" qquad qquad qquad qquad qquad qquad quad V_r "は" RR ^ 2の部分空間です。 #

# "" V_r "が0以外であることを確認するには、次の点に注意してください。"#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad(1、r)とV_r、 "および" (1、r) ne(0、0)。#

# "" V_r "が正しいことを確認するには、" "V_rの" (1、r + 1)! "に注意してください。

#(1、r + 1)in V_r rArr "(" V_r "の構築による)" quad r cdot 1 = r + 1#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad rエラーr = r + 1、「明らかに不可能」 #

# "したがって、" qquad qquad qquad V_r "は、" RR ^ 2 "のゼロ以外の適切な部分空間です。 qquad qquad qquad(1)#

# "5)無限個のそのような部分空間があることを示してください。 #

# "Let:" RRの qquad qquad r、s 。 qquad qquad qquad quad "表示します。" qquad r ne s rArr V_r ne V_s。 #

# "定義によると:" quad(1、r)=(1、r cdot 1) in V_r; V_sの (1、s)=(1、s cdot 1)。 #

# "明らかに:" qquad qquad qquad qquad qquad r ne r r(1、r) ne(1、s)。 #

# "したがって、" qquad qquad qquad qquad qquad qquad r ne s rrr V_r ne V_sです。 #

# "したがって、RR "内の各 " r はそれぞれ異なる部分空間" V_rを生成します。 #

# "これは、(1)と一緒になって、:"#

# ""部分空間の族: "RR 、の中の r は無限の族です"#

# "" RR ^ 2のゼロでない適切な部分空間です。 qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad square#

(ii)これは実際には簡単です。もしシステムが正方であれば、

# "システムの係数行列は可逆で、存在するだけになります"#

# "ゼロソリューション。" #

#: "仮定:" qquad qquad quad Aは正方の可逆行列です。 #

# "同種システムについて考えます。"#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad x = 0。 #

# "したがって、" A "は可逆的です。"#

# qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad A ^ { - 1} cdot A x = A ^ { - 1} cdot 0。 #

# qquad qquad qquad qquad:。 qquad qquad qquad qquad I x = 0 #

# qquad qquad qquad qquad:。 qquad qquad qquad qquad x = 0 #

# "したがって、同次システム" A x = 0、 "には"# "がありません。

# "ゼロ以外の解決策" qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad qquad square#