<<
>>

§ 29. Лінійна залежність та незалежність векторів у просторі Евкліда

3.46. Означення. Матрицею Грама системи векторів називають матрицю з елементами

3.47.

Теорема. (Критерій лінійної залежності векторів у п-вимірному просторі Евкліда).

Для того, щоб вектори системи були лінійно залежними, необхідно й достатньо, щоб визначник матриці Грама цієї системи дорівнював нулю.

3.48. Теорема. (Критерій лінійної незалежності векторів у n-вимірному просторі Евкліда).

Для того, щоб вектори системи були лінійно незалежними, необхідно й достатньо, щоб визначник матриці Грама цієї системи не дорівнював нулю.

 Необхідність теореми 3.47: нехай вектори системи лінійно залежні. Тоді, існує нетривіальна лінійна комбінація цих векторів, яка дорівнює нульовому вектору, тобто Скалярний добуток цієї лінійної комбінації на вектор системи дорівнює нулю, а отже Остання рівність є умовою лінійної залежності рядків матриці Грама. Якщо рядки матриці лінійно залежні, її визначник, як відомо, дорівнює нулю .

 Необхідність теореми 3.48: нехай вектори системи лінійно незалежні. Сукупність усіх лінійних комбінацій векторів цієї системи є простором вимірності який називають лінійною оболонкою векторів системи (справедливість цього твердження читачеві корисно провести самостійно, виходячи з означення лінійного простору).

За означенням 2.43 система є базисом лінійної оболонки. За властивістю 3.40 матриця Грама будь-якого базису є додатньою, а отже, не дорівнює нулю .

Достатність поданих вище теорем легко доводиться від супротивного. · Узагальнення нерівності Коші – Буняковського

Поєднання критеріїв лінійної залежності та незалежності векторів дозволяє сформулювати таке твердження:

визначник Грама будь-якої системи векторів невід'ємний причому

дорівнює нулю тоді й лише тоді, коли вектори системи лінійно залежні.

Наведемо приклад, який показує, що подане твердження можна вважати узагальненням нерівності Коші – Буняковського.

3.49. Приклад. Розглянемо систему двох векторів. Для такої системи

Розкриваючи визначник, одержуємо нерівність

що збігається з нерівністю (3.3).

<< | >>
Источник: Линейная алгебра. Лекция. 2016

Еще по теме § 29. Лінійна залежність та незалежність векторів у просторі Евкліда: