第6课 列空间和零空间

矩阵的列空间

矩阵的零空间


子空间: 2个子空间,一个平面P,一个直线L。

所有在或者或者两者的向量,这些不属于子空间。

即在又在上的向量集合,该属于子空间。

子空间条件:

  1. 向量加法,
  2. 向量数乘,
  3. 合起来构成线性组合
  4. 必须封闭的运算

列空间:记作

,向量列一,向量列二,向量列三,三个向量构不成向量空间,需要进行扩充成子空间,取线性组合即可。

三个四维向量的线性组合不等于整个四维空间,它只是一个较小的空间,这空间有多少?

需要同线性方程组联系起来。

抽象的定义背后,有实际目的, 是为了深刻认识

对任意右侧向量是否都有解?NO.

什么样的b使方程组有解?

只有b是各列的线性组合时才有解,这时b在列空间内。

\begin{bmatrix}1&1&2\\2&1&3\\3&1&4\\4&1&5\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{bmatrix}= \begin{bmatrix}b_1\\b_2\\b_3\\b_4\end{bmatrix}\\ x_1=1,x_2=0,x_3=0,b=1,2,3,4\\ x_1=0,x_2=1,x_3=0,b=1,1,1,1\\ x_1=0,x_2=0,x_3=1,b=2,3,4,5

列三=列一+列二,在列一与列二构成的平面上,没有任何贡献,可以说这是“线性相关”,因此列三可以去掉,因此矩阵的列空间可以描述为中的二维子空间

的零空间,记作

向量包含三个分量,因此零空间是的子空间,列空间是的子空间

求列空间和零空间的一般方法是消元。

如何知道零空间是向量空间的?为什么它能称作“空间”?

检验:的解构成一个子空间。(构筑子空间的两种方法)

如果 所以

在零空间,在零空间,那么也在零空间。

如果

所有解是否还构成子空间?NO

因为0不是的解,所以构不成子空间,解是不经过原点的平面或直线

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