رفتن به متن
باغ ریاضی
تمرین ۱۷ بخش ۳.۱ بررسی خاصیت شرکت‌پذیری در جمع زیرفضاها
تنظیمات مطالعه
تنظیمات مطالعه

تمرین ۱۷ بخش ۳.۱ بررسی خاصیت شرکت‌پذیری در جمع زیرفضاها

یادداشت شما ذخیره شد

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

تمرین ۱۷ بخش ۳.۱: بررسی خاصیت شرکت‌پذیری در جمع زیرفضاها

صورت دقیق مسئله (کتاب آکسلر)

آیا عمل جمع روی زیرفضاهای VV شرکت‌پذیر است؟ به عبارت دیگر، اگر V1,V2,V3V_1, V_2, V_3 زیرفضاهایی از VV باشند، آیا

(V1+V2)+V3=V1+(V2+V3)(V_1 + V_2) + V_3 = V_1 + (V_2 + V_3)

۱. تحلیل اولیه و باز کردن خواسته مسئله

  • داده‌های مسئله:
    • فضای برداری VV با عمل جمع بردارهای شرکت‌پذیر.
    • سه زیرفضای V1,V2,V3≤VV_1, V_2, V_3 \le V.
  • حکم مسئله:
    • بررسی برقراری تساوی (V1+V2)+V3=V1+(V2+V3)(V_1 + V_2) + V_3 = V_1 + (V_2 + V_3).
  • چک‌لیست ابزارهای مورد نیاز:

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

  • اعضای مجموعه سمت چپ به فرم (v1+v2)+v3(v_1 + v_2) + v_3 هستند.
  • اعضای مجموعه سمت راست به فرم v1+(v2+v3)v_1 + (v_2 + v_3) هستند.
  • به دلیل شرکت‌پذیری جمع بردارها در فضای برداری مادر VV، این دو کمیت برداری همواره برابرند و هر دو مساوی با بردار جمع سه‌تایی v1+v2+v3v_1 + v_2 + v_3 می‌باشند.

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

اثبات کامل شرکت‌پذیری

پاسخ: بله، عمل جمع روی زیرفضاها شرکت‌پذیر است.

گام اول: اثبات شمول (V1+V2)+V3⊆V1+(V2+V3)(V_1 + V_2) + V_3 \subseteq V_1 + (V_2 + V_3) فرض کنید v∈(V1+V2)+V3v \in (V_1 + V_2) + V_3. طبق تعریف جمع زیرفضاها، عنصری مانند x∈V1+V2x \in V_1 + V_2 و عنصری مانند v3∈V3v_3 \in V_3 وجود دارند به طوری که:

v=x+v3v = x + v_3

حال چون x∈V1+V2x \in V_1 + V_2، عناصری مانند v1∈V1v_1 \in V_1 و v2∈V2v_2 \in V_2 وجود دارند به طوری که x=v1+v2x = v_1 + v_2. در نتیجه:

v=(v1+v2)+v3v = (v_1 + v_2) + v_3

با استفاده از اصل موضوع شرکت‌پذیری جمع بردارها در فضای برداری VV:

v=v1+(v2+v3)v = v_1 + (v_2 + v_3)

از آنجا که v2∈V2v_2 \in V_2 و v3∈V3v_3 \in V_3، بردار مجموع y=v2+v3∈V2+V3y = v_2 + v_3 \in V_2 + V_3 است. بنابراین:

v=v1+y∈V1+(V2+V3)v = v_1 + y \in V_1 + (V_2 + V_3)

این اثبات می‌کند که:

(V1+V2)+V3⊆V1+(V2+V3)(V_1 + V_2) + V_3 \subseteq V_1 + (V_2 + V_3)

گام دوم: اثبات شمول معکوس V1+(V2+V3)⊆(V1+V2)+V3V_1 + (V_2 + V_3) \subseteq (V_1 + V_2) + V_3 فرض کنید w∈V1+(V2+V3)w \in V_1 + (V_2 + V_3). پس بردارهای v1∈V1v_1 \in V_1 و z∈V2+V3z \in V_2 + V_3 وجود دارند به طوری که w=v1+zw = v_1 + z. همچنین z=v2+v3z = v_2 + v_3 برای v2∈V2v_2 \in V_2 و v3∈V3v_3 \in V_3. پس:

w=v1+(v2+v3)w = v_1 + (v_2 + v_3)

مجدداً با استفاده از شرکت‌پذیری جمع بردارها:

w=(v1+v2)+v3w = (v_1 + v_2) + v_3

چون v1+v2∈V1+V2v_1 + v_2 \in V_1 + V_2 و v3∈V3v_3 \in V_3، نتیجه می‌شود:

w∈(V1+V2)+V3w \in (V_1 + V_2) + V_3

نتیجه‌گیری: از برقراری هر دو شمول، تساوی دو مجموعه ثابت می‌شود:

(V1+V2)+V3=V1+(V2+V3)={v1+v2+v3:v1∈V1,v2∈V2,v3∈V3}(V_1 + V_2) + V_3 = V_1 + (V_2 + V_3) = \{v_1 + v_2 + v_3 : v_1 \in V_1, v_2 \in V_2, v_3 \in V_3\}

■\blacksquare


۴. دام‌های رایج در حل این تیپ مسئله

نکات باریک‌تر از مو

  • شرکت‌پذیری جمع زیرفضاها این امکان را به ما می‌دهد که پرانتزها را حذف کرده و عبارت را به شکل استاندارد V1+V2+V3V_1 + V_2 + V_3 یا به طور کلی ∑i=1mVi\sum_{i=1}^m V_i بنویسیم بدون اینکه ابهامی در ترتیب محاسبات رخ دهد.

۵. پیوندها

پیوندهای این یادداشت ۳

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

  • تعریف ۳۶.۱ جمع زیرفضاها
    پیش‌نمایش

    تعریف ۳۶.۱: جمع زیرفضاها (Sum of Subspaces)

    چکیده مفهومی

    چون «اجتماع» دو زیرفضا معمولاً زیرفضا نمی‌شود، جبر خطی مفهوم جمع زیرفضاها را تعریف می‌کند: تمام بردارهایی که می‌توان با جمع زدن یک بردار از زیرفضای اول و یک بردار از زیرفضای دوم ساخت. جمع زیرفضاها معادل خطیِ «اجتماع» در نظریه مجموعه‌ها است.


  • قضیه ۳۸.۱ جمع زیرفضاها کوچکترین زیرفضای شامل آنهاست
    پیش‌نمایش

    قضیه ۳۸.۱: جمع زیرفضاها کوچکترین زیرفضای شامل آنهاست

    پیام کلیدی قضیه در یک جمله

    حاصل‌جمع چند زیرفضا V1+⋯+VmV_1 + \dots + V_m، خودش همیشه یک زیرفضای معتبر است و دقیقاً کوچکترین زیرفضایی است که تمام این زیرفضاها را در بر می‌گیرد؛ به این معنا که هر زیرفضای دیگری که شامل همه آنها باشد، ناچار است شامل جمع آنها نیز باشد.


  • 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