Тема . Линал и алгебра.
.08 Линейные пространства и подпространства. Линейная зависимость и независимость. Базис. Ранги.
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела линал и алгебра.
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70857

Найти базис W1 ∩ W2   , если W1   - это пространство решений уравнения

x1 + x2 − x3 + x4 − x5 = 0

, а W2  = span {(1,1,1,1,1),(1,0,− 1,1,− 1),(0,1,− 1,− 1,1),(− 2,1,0,1,− 1)}

Показать ответ и решение

1. Давайте зададим W2   как пространство решений некоторой ОСЛУ

Ax = 0

Ясно, что в матрице A  должно быть 5 столбцов, поскольку в векторах в W2   у нас по пять координат.

А сколько должно быть строк? Найдём размерность нашего W
  2   , вычислив ранг матрицы из координат векторов, на которые натягивается span  , то есть ранг матрицы

(                     )
   1   1   1   1    1
|                     |
||  1   0  − 1  1   − 1||
||  0   1  − 1 − 1   1 ||
(                     )
  − 2  1   0   1   − 1

Он равен 4, а это значит, что

dim span {(1,1,1,1,1),(1,0,− 1,1,− 1),(0,1,− 1,− 1,1),(− 2,1,0,1,− 1)} = 4

То и размерность пространства решений нашей ОСЛУ должна быть равна 4.

Но размерность пространства решений ОСЛУ равна количеству столбцов минус rkA  .

Следовательно, нам будет достаточно A  , у которой только одна строка. То есть будем искать A  в виде:

    (                      )
A =  a11  a12  a13 a14  a15

И у нас должно быть выполнено, что что

Av  = 0,  Av  = 0,  Av  =  0,  Av  = 0
  1          2         3         4

(где vi  - это вектора, на которые мы натягиваем пространство W4   ).

Таким образом, мы имеем систему:

(
|||| a11 + a12 + a13 + a14 + a15 = 0
|||{
  a11 − a13 + a14 − a15 = 0
||
|||| a12 − a13 − a14 + a15 = 0
|( − 2a11 + a12 + a14 − a15 = 0

В качестве A  подойдёт матрица

    (                     )
A =   − 6 − 10  − 8 11  13

Таким образом, W
  2   задаётся ОСЛУ

                        (   )
                          x1
                        || x ||
(                     ) ||  2||   (  )
 − 6  − 10 − 8  11  13  || x3|| =  0
                        | x |
                        (  4)
                          x5

Её общим решением является уравнение

− 6x1 − 10x2 − 8x3 + 11x4 + 13x5 = 0

Это и есть уравнение, задающее W2   .

2. С другой стороны, W1   задается уравнением x1 + x2 − x3 + x4 − x5 = 0  . Следовательно, их пересечение задаётся системой

(
{− 6x  − 10x − 8x  + 11x  + 13x  = 0
     1      2     3     4      5
(x1 + x2 − x3 + x4 − x5 = 0

И, таким образом, базисом пересечения будет ФСР этой последней ОСЛУ.

Запишем её матрицу:

(                      )
 − 6  − 10 − 8  11  13

  1    1   − 1  1   − 1

Приведем эту матрицу к ступенчатому виду:

(                       )
  − 6  − 10  − 8  11  13
   0   − 4  − 14  17  7

Таким образом, переменные x1   и x2   будут главными, а остальные x3,x4,x5   - свободными.

Формула общего решения ОСЛУ будет:

(      14x −17x −7x     7     17     7
{x2 =  --3-−-44--5-= − 2x3 + 4-x4 + 4x5
(      10x2+8x3−11x4−-13x5-  10(14x3−17−x44−7x5)+8x3−11x4−-13x5   9     21     3
 x1 =         −6        =             − 6             = 2x3 − 4 x4 − 4x5

Следовательно, базисом пространства решений (он же базис W1 ∩ W2   ) будет

      9 − 7              − 21 17               3  7
v1 = (-,---,1,0,0),v2 = (----,--,0,1,0),v3 = (−-, -,0,0,1)
      2  2                4   4                4  4
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!