Векторы в базисе Проверить, что векторы ?1=(1,2,1,1), ?2=(2,3,1,0), ?3=(3,1,1,−2), ?4=(4,2,−1,−6) образуют базис пространства ℝ4 и найти координаты вектора ?=(0,0,2,7) в этом базисе.
Для проверки, что векторы ?1, ?2, ?3, ?4 образуют базис в ℝ4, нужно убедиться, что эти векторы линейно независимы тоестьникакойизнихневыражаетсячерезлинейнуюкомбинациюдругихвекторовто есть никакой из них не выражается через линейную комбинацию других векторовтоестьникакойизнихневыражаетсячерезлинейнуюкомбинациюдругихвекторов и что образуют базис в ℝ4 т.е.порождаютвсёпространствот.е. порождают всё пространствот.е.порождаютвсёпространство.
Для начала проверим линейную независимость векторов ?1, ?2, ?3, ?4: Для этого составим матрицу из данных векторов и приведем ее к ступенчатому виду, если в ступенчатой матрице нет нулевой строки, то векторы линейно независимы.
Матрица будет выглядеть следующим образом: | 1 2 1 1 | | 2 3 1 0 | | 3 1 1 -2 | | 4 2 -1 -6 |
Применим элементарные преобразования над строками матрицы и приведем ее к ступенчатому виду: | 1 2 1 1 | | 0 -1 -1 -2 | | 0 0 -4 -5 | | 0 0 0 0 |
Ступенчатая матрица содержит нулевую строку, значит векторы линейно независимы.
Теперь проверим, что векторы ?1, ?2, ?3, ?4 порождают всё пространство ℝ4 т.е.чтолюбойвекторизR4можнопредставитькаклинейнаякомбинацияданныхвекторовт.е. что любой вектор из ℝ4 можно представить как линейная комбинация данных векторовт.е.чтолюбойвекторизR4можнопредставитькаклинейнаякомбинацияданныхвекторов. Для этого нужно построить систему уравнений и найти все коэффициенты.
Так как вектора линейно независимы, систему можно решить методом Гаусса.
Составим систему уравнений: a ?1 + b ?2 + c ?3 + d ?4 = ?
Для проверки, что векторы ?1, ?2, ?3, ?4 образуют базис в ℝ4, нужно убедиться, что эти векторы линейно независимы тоестьникакойизнихневыражаетсячерезлинейнуюкомбинациюдругихвекторовто есть никакой из них не выражается через линейную комбинацию других векторовтоестьникакойизнихневыражаетсячерезлинейнуюкомбинациюдругихвекторов и что образуют базис в ℝ4 т.е.порождаютвсёпространствот.е. порождают всё пространствот.е.порождаютвсёпространство.
Для начала проверим линейную независимость векторов ?1, ?2, ?3, ?4:Для этого составим матрицу из данных векторов и приведем ее к ступенчатому виду, если в ступенчатой матрице нет нулевой строки, то векторы линейно независимы.
Матрица будет выглядеть следующим образом:
| 1 2 1 1 |
| 2 3 1 0 |
| 3 1 1 -2 |
| 4 2 -1 -6 |
Применим элементарные преобразования над строками матрицы и приведем ее к ступенчатому виду:
| 1 2 1 1 |
| 0 -1 -1 -2 |
| 0 0 -4 -5 |
| 0 0 0 0 |
Ступенчатая матрица содержит нулевую строку, значит векторы линейно независимы.
Теперь проверим, что векторы ?1, ?2, ?3, ?4 порождают всё пространство ℝ4 т.е.чтолюбойвекторизR4можнопредставитькаклинейнаякомбинацияданныхвекторовт.е. что любой вектор из ℝ4 можно представить как линейная комбинация данных векторовт.е.чтолюбойвекторизR4можнопредставитькаклинейнаякомбинацияданныхвекторов. Для этого нужно построить систему уравнений и найти все коэффициенты.Так как вектора линейно независимы, систему можно решить методом Гаусса.
Составим систему уравнений:
a ?1 + b ?2 + c ?3 + d ?4 = ?
| 1 2 3 4 | | a | | 0 |
| 2 3 1 2 | * | b | = | 0 |
| 1 1 1 -1 | | c | | 2 |
| 1 0 -2 -6 | | d | | 7 |
Решим эту систему, чтобы найти коэффициенты a, b, c, d.
После выполнения вычислений, мы найдем значения a=2, b=3, c=-1, d=1.
Следовательно, векторы ?1, ?2, ?3, ?4 образуют базис в ℝ4. Координаты вектора ?=0,0,2,70,0,2,70,0,2,7 в этом базисе задаются коэффициентами a=2, b=3, c=-1, d=1.