رفتن به متن
باغ ریاضی
تمرین ۱۰ بخش ۳.۱ اثبات اینکه اشتراک دو زیرفضا یک زیرفضاست
تنظیمات مطالعه
تنظیمات مطالعه

تمرین ۱۰ بخش ۳.۱ اثبات اینکه اشتراک دو زیرفضا یک زیرفضاست

یادداشت شما ذخیره شد

می‌خواهید این تغییرات برای مدیر وب‌سایت هم ارسال شوند؟ نسخهٔ رسمی تنها پس از تأیید تغییر می‌کند.

تمرین ۱۰ بخش ۳.۱: اثبات اینکه اشتراک دو زیرفضا یک زیرفضاست

صورت دقیق مسئله (کتاب آکسلر)

فرض کنید V1V_1 و V2V_2 زیرفضاهایی از VV هستند. ثابت کنید که اشتراک V1∩V2V_1 \cap V_2 یک زیرفضا از VV است.


۱. تحلیل اولیه و باز کردن خواسته مسئله


۲. ایده و استراتژی حل (Problem-Solving Strategy)

  • روش اثبات مستقیم با استفاده از آزمون شرایط سه‌گانه:
    1. نشان می‌دهیم عضو صفر 0\mathbf{0} در هر دو زیرفضا حضور دارد، پس در اشتراک آنهاست.
    2. دو عضو دلخواه از اشتراک برمی‌داریم و نشان می‌دهیم حاصل‌جمعشان چون در هر دو زیرفضا هست، در اشتراک نیز باقی می‌ماند.
    3. نشان می‌دهیم مضرب اسکالر هر عضو اشتراک، به دلیل بسته بودن تک‌تک زیرفضاها، در هر دو وجود دارد و بنابراین در اشتراک قرار می‌گیرد.

۳. حل تشریحی گام‌به‌گام (Step-by-Step Solution)

اثبات دقیق شرایط سه‌گانه

گام اول: بررسی عضو همانی جمعی (وجود بردار صفر) چون V1V_1 یک زیرفضای VV است، طبق شرط اول زیرفضا داریم:

0∈V1\mathbf{0} \in V_1

به طور مشابه، چون V2V_2 یک زیرفضای VV است، داریم:

0∈V2\mathbf{0} \in V_2

بردار صفر در هر دو مجموعه حضور دارد؛ بنابراین طبق تعریف اشتراک:

0∈V1∩V2\mathbf{0} \in V_1 \cap V_2

گام دوم: بسته بودن تحت عمل جمع فرض کنید u,w∈V1∩V2u, w \in V_1 \cap V_2 دو بردار دلخواه باشند. طبق تعریف اشتراک دو مجموعه:

u,w∈V1وu,w∈V2u, w \in V_1 \quad \text{و} \quad u, w \in V_2

حال از زیرفضا بودن V1V_1 و V2V_2 استفاده می‌کنیم:

  • چون V1V_1 زیرفضا است، تحت جمع بسته است: u+w∈V1u + w \in V_1.
  • چون V2V_2 زیرفضا است، تحت جمع بسته است: u+w∈V2u + w \in V_2. بردار u+wu + w متعلق به هر دو زیرفضا است، پس در اشتراک آنها قرار دارد: u+w∈V1∩V2u + w \in V_1 \cap V_2

گام سوم: بسته بودن تحت ضرب اسکالر فرض کنید c∈Fc \in \mathbb{F} یک اسکالر دلخواه و u∈V1∩V2u \in V_1 \cap V_2 باشد. طبق تعریف اشتراک:

u∈V1وu∈V2u \in V_1 \quad \text{و} \quad u \in V_2

مجدداً از ویژگی زیرفضا بودن استفاده می‌کنیم:

  • چون V1V_1 زیرفضا است، تحت ضرب اسکالر بسته است: cu∈V1cu \in V_1.
  • چون V2V_2 زیرفضا است، تحت ضرب اسکالر بسته است: cu∈V2cu \in V_2. بنابراین بردار cucu به هر دو مجموعه تعلق داشته و در اشتراک قرار دارد: cu∈V1∩V2cu \in V_1 \cap V_2

نتیجه‌گیری: هر سه شرط قضیه ۳۲.۱ آکسلر برقرار هستند. بنابراین V1∩V2V_1 \cap V_2 یک زیرفضا از VV است. ■\blacksquare


۴. دام‌های رایج در حل این تیپ مسئله

نکات باریک‌تر از مو

  • هرگز نباید اشتراک (∩\cap) را با اجتماع (∪\cup) اشتباه گرفت؛ اشتراک زیرفضاها همواره زیرفضاست، اما اجتماع آن‌ها تقریباً هرگز زیرفضا نمی‌شود (مگر یکی مشمول در دیگری باشد؛ تمرین ۱۲).

۵. پیوندها

پیوندهای این یادداشت ۴

یادداشت‌هایی که از این صفحه به آن‌ها پیوند داده شده است.

  • تعریف ۳۱.۱ زیرفضا (Subspace)
    پیش‌نمایش

    تعریف ۳۱.۱: زیرفضا (Subspace)

    چکیده مفهومی

    یک زیرفضا، جهان ریاضی کوچکتری است که درون یک فضای برداری بزرگتر زندگی می‌کند؛ به شرطی که خودش با همان قوانین جمع و ضرب اسکالر فضای مادر، یک فضای برداری مستقل و خودکفا باشد و مبدا مختصات را در خود داشته باشد.


  • قضیه ۳۲.۱ شرایط سه‌گانه زیرفضا بودن
    پیش‌نمایش

    قضیه ۳۲.۱: شرایط سه‌گانه زیرفضا بودن (آزمون سریع زیرفضا)

    پیام کلیدی قضیه در یک جمله

    برای بررسی اینکه آیا یک زیرمجموعه یک زیرفضاست یا خیر، لازم نیست تمام ۱۰ اصل موضوعه فضای برداری را چک کنید؛ فقط کافی است سه شرط را بسنجید: داشتن بردار صفر، بسته بودن نسبت به جمع، و بسته بودن نسبت به ضرب اسکالر.


  • قضیه ۳۵.۱ اشتراک زیرفضاها یک زیرفضاست
    پیش‌نمایش

    قضیه ۳۵.۱: اشتراک زیرفضاها یک زیرفضاست

    پیام کلیدی قضیه در یک جمله

    اشتراک هر تعداد دلخواه (حتی نامتناهی یا ناشمارا) از زیرفضاها، همیشه و بدون استثنا یک زیرفضای معتبر است؛ در حالی که اجتماع زیرفضاها تقریباً هرگز زیرفضا نیست!


  • MOC حل تمرینات جبر خطی
    پیش‌نمایش

    ✍️ نقشه راه و بانک جامع حل تمرینات جبر خطی آکسلر (فصل ۱ و ۲)

    حل تشریحی ۱۰۰٪ تمرینات کتاب بدون پرش محاسباتی

    تمام ۹۸ تمرین پایان بخش‌های فصول اول و دوم کتاب جبر خطی آکسلر (ویرایش چهارم ترجمه فارسی) با جزئیات کامل، تحلیل استراتژی حل، اثبات گام‌به‌گام و هشدارهای امتحانی نوشته و طبقه‌بندی شده‌اند.


ارجاعات به این یادداشت ۱

یادداشت‌هایی که به این صفحه پیوند داده‌اند.

حالت ارائه