تمرین ۱۰ بخش ۱.۲: استقلال خطی تحت ضرب در اسکالر غیرصفر
اثبات یا ارائه یک مثال نقض: اگر یک لیست مستقل خطی از بردارها در باشد و با ، آنگاه لیست
مستقل خطی است.
۱. تحلیل اولیه و باز کردن خواسته مسئله
- دادههای مسئله:
- فضای برداری روی میدان .
- لیست مستقل خطی در .
- اسکالر با شرط اکید .
- حکم مسئله:
- بررسی مستقل خطی بودن لیست (اثبات یا مثال نقض).
- چکلیست ابزارهای مورد نیاز:
۲. ایده و استراتژی حل (Problem-Solving Strategy)
گزاره درست است. با استفاده از تعریف صریح استقلال خطی:
- معادله ترکیب خطی مساوی صفر از بردارها را مینویسیم:
- با استفاده از خاصیت شرکتپذیری ضرب اسکالر ()، رابطه را به یک ترکیب خطی از بردارهای اصلی تبدیل میکنیم.
- استقلال خطی لیست اصلی ایجاب میکند تمام ضرایب جدید صفر باشند: .
- چون است، میدان فاقد مقسومعلیه صفر است و ضرب در نشان میدهد که برای همه .
۳. حل تشریحی گامبهگام (Step-by-Step Solution)
گام اول (تشکیل معادله همگن): فرض کنید اسکالرهایی باشند به گونهای که:
گام دوم (بسط و اعمال خواص شرکتپذیری): طبق اصول موضوعه فضای برداری (خواص ضرب اسکالر):
بنابراین معادله فوق به شکل زیر بازنویسی میشود:
گام سوم (اعمال استقلال خطی لیست اصلی): طبق فرض، لیست مستقل خطی است. پس تنها ترکیب خطی ممکن از این بردارها که برابر با بردار صفر میشود، ترکیبی است که همه ضرایب آن صفر باشند. بنابراین:
گام چهارم (استفاده از وارونپذیری اسکالر ): چون فرض شده است و عناصر میدان دارای وارون ضربی هستند، عدد وجود دارد. با ضرب طرفین هر رابطه در :
این نتیجه برای تمامی برقرار است:
گام پنجم (نتیجهگیری): چون معادله اولیه تنها جواب بدیهی را دارد، نتیجه میگیریم که لیست مستقل خطی است
۴. دامهای رایج در حل این تیپ مسئله
- چرا شرط حیاتی است؟ اگر باشد، تمام بردارهای لیست به بردار صفر تبدیل میشوند: طبق تمرین ۴(الف) و تعریف ۱۷.۲، هر لیستی که شامل بردار صفر باشد بلافاصله وابسته خطی است! پس گزاره بدون فرض کاملاً نادرست خواهد بود.
۵. پیوندها
- مفاهیم تئوری مرتبط: تعریف ۱۵.۲ استقلال خطی | تمرین ۴ بخش ۱.۲ استقلال خطی لیستهای تکعضوی و دوعضوی
- فهرست تمرینهای این بخش: 00-MOCs/MOC حل تمرینات جبر خطی