这题,第一反应是对V1和V2分别进行扩基,但这会导致後面构造出的W
无法同时满足两个直和条件。
真正的切入点,在於先处理它们的交空间。
第一步:处理交集与扩基。
李东写下核心思路:先取V1∩V2的一组基,然後利用「子空间扩基定理」,将其分别扩充为V1的基和V2的基。
刘教授站在一旁,暗暗点头。
「基本功很紮实,直觉好敏锐,第一步就避开了最大的陷阱。」
第二步:证明线性无关。
这是整道题最难啃的骨头。
李东没有陷入繁琐的死算,而是直指本质:他设出b组和c组向量的线性组合等於0
的方程,巧妙地一移项:等式左边全属於V1,右边全属於V2,那它们自然都属於交集V1∩V2。
接着代入第一步的交集基底,利用已知基向量的线性无关性,三两步就反推出所有的组合系数必须全为0。
乾净利落地证明了b组和c组向量合并後,依然线性无关!
第三步:构造补空间W。
既然前面的β组和y组向量合并後依然线性无关,那就再用一次扩基定理,把它们连同交空间的基一起,扩充为整个空间V的一组基!
李东在黑板上圈出了β组和y组的向量,再给每一对β—i和y—i都加上了加号,圈出扩基时最後补充的那组全新η向量。
「令这组B—i+Y—i的组合向量,和新增的η向量,共同生成的子空间为W。」
随後,就是几行简明的维度计算。
无论是V1还是V2,它们的维数加上W的维数,刚好都等於总维数n,且与W的交集均为零空间。
故V=V1⊕W=V2⊕W。
满足条件的子空间W存在,证毕!
「叮铃铃。」
几乎就在李东落下最後一个字的同时,下课铃声响起了。
刘若传教授站在原地,仔细的看了一遍黑板上的证明过程,然後转头看向李东。
「很不错。」
这三个字,对於一个本科新生来说,是莫大的肯定。
此时,台下的那些顶级学霸们都看来傻眼了。
黑板上的证明,哪怕有些超前的概念他们还没完全学过,但凭藉着变态的逻辑推导能力,他们已经看出了门道。
王浩坐在座位上,看着黑板,最终
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