第一学期第二十次课
4.2.2子空间的交与和,生成元集
定义4.13 设,则是V的一个子空间,称为由生成的子空间,记为。易见,生成的子空间的维数等于的秩。
定义4.14 子空间的交与和
设为线性空间V/K的子空间,定义
,称为子空间的交;
,称为子空间的和。
命题4.9 和都是V的子空间。
证明:
由命题 ,只需要证明和关于加法与数乘封闭即可。
事实上,,则,。由于均是V的子空间,则,于是,关于加法封闭,,,,于是,关于数乘封闭;,则由的定义,,使得,而,则
,关于加法封闭,
,,使得,由于,则,关于数乘封闭。
证毕。
命题4.10 设是V的子空间,则和均为V的子空间。
4.2.3 维数公式。
定理4.1 设V为有限维线性空间,为子空间,则
。
这个定理中的公式被称为维数公式。
证明:
设,,,,
取的一组基(若=0,则,基为空集)
将此基分别扩充为的基
,
,
只需要证明是的一组基即可。
首先,易见中的任一向量都可以被线性表出。事实上,,则,其中,
而
于是可被线性表出。只要再证明向量组线性无关即可。
设,
其中
则
,(*)
于是
,
,
于是,记为。
则可被线性表示,则
,
带入(*),有
,
由于是的一组基,所以线性无关,则
,
带回(*),又有
,
于是向量组线性无关。
证毕。
推论2.1 设都是有限为线性空间V的子空间,则:
。
证明:对t作归纳。