تمرین ۱۷ بخش ۳.۱: بررسی خاصیت شرکتپذیری در جمع زیرفضاها
آیا عمل جمع روی زیرفضاهای شرکتپذیر است؟ به عبارت دیگر، اگر زیرفضاهایی از باشند، آیا
۱. تحلیل اولیه و باز کردن خواسته مسئله
- دادههای مسئله:
- فضای برداری با عمل جمع بردارهای شرکتپذیر.
- سه زیرفضای .
- حکم مسئله:
- بررسی برقراری تساوی .
- چکلیست ابزارهای مورد نیاز:
- تعریف ۳۶.۱ جمع زیرفضاها
- اصل موضوع شرکتپذیری جمع بردارها:
۲. ایده و استراتژی حل (Problem-Solving Strategy)
- اعضای مجموعه سمت چپ به فرم هستند.
- اعضای مجموعه سمت راست به فرم هستند.
- به دلیل شرکتپذیری جمع بردارها در فضای برداری مادر ، این دو کمیت برداری همواره برابرند و هر دو مساوی با بردار جمع سهتایی میباشند.
۳. حل تشریحی گامبهگام (Step-by-Step Solution)
پاسخ: بله، عمل جمع روی زیرفضاها شرکتپذیر است.
گام اول: اثبات شمول فرض کنید . طبق تعریف جمع زیرفضاها، عنصری مانند و عنصری مانند وجود دارند به طوری که:
حال چون ، عناصری مانند و وجود دارند به طوری که . در نتیجه:
با استفاده از اصل موضوع شرکتپذیری جمع بردارها در فضای برداری :
از آنجا که و ، بردار مجموع است. بنابراین:
این اثبات میکند که:
گام دوم: اثبات شمول معکوس فرض کنید . پس بردارهای و وجود دارند به طوری که . همچنین برای و . پس:
مجدداً با استفاده از شرکتپذیری جمع بردارها:
چون و ، نتیجه میشود:
نتیجهگیری: از برقراری هر دو شمول، تساوی دو مجموعه ثابت میشود:
۴. دامهای رایج در حل این تیپ مسئله
- شرکتپذیری جمع زیرفضاها این امکان را به ما میدهد که پرانتزها را حذف کرده و عبارت را به شکل استاندارد یا به طور کلی بنویسیم بدون اینکه ابهامی در ترتیب محاسبات رخ دهد.
۵. پیوندها
- مفاهیم تئوری مرتبط: تعریف ۳۶.۱ جمع زیرفضاها | قضیه ۳۸.۱
- فهرست تمرینهای این بخش: 00-MOCs/MOC حل تمرینات جبر خطی