32. Линейная зависимость и линейная независимость систем векторов

Рассмотрим набор из p n-мерных векторов, обозначим их следующим образом . Составим линейную комбинацию этих векторов и произвольных чисел (действительных или комплексных): . Отталкиваясь от определения операций над n-мерными векторами, а так же свойств операций сложения векторов и умножения вектора на число, можно утверждать, что записанная линейная комбинация представляет собой некоторый n-мерный вектор , то есть, .Так мы подошли к определению линейной зависимости системы векторов .Определение.Если линейная комбинация может представлять собой нулевой вектор тогда, когда среди чисел есть хотя бы одно, отличное от нуля, то система векторов называется линейно зависимой. Определение. Если линейная комбинация представляет собой нулевой вектор только тогда, когда все числа равны нулю, то система векторов называется линейно независимой. Свойства линейной зависимости и независимости. На основании данных определений, сформулируем и докажем свойства линейной зависимости и линейной независимости системы векторов. 1.Если к линейно зависимой системе векторов добавить несколько векторов, то полученная система будет линейно зависимой. Доказательство.Так как система векторов линейно зависима, то равенство возможно при наличии хотя бы одного ненулевого числа из чисел . Пусть . Добавим к исходной системе векторов еще s векторов , при этом получим систему . Так как и , то линейная комбинация векторов этой системы вида представляет собой нулевой вектор, а . Следовательно, полученная система векторов является линейно зависимой. 1.Если из линейно независимой системы векторов исключить несколько векторов, то полученная система будет линейно независимой. Доказательство. Предположим, что полученная система линейно зависима. Добавив к этой системе векторов все отброшенные векторы, мы получим исходную систему векторов. По условию – она линейно независима, а в силу предыдущего свойства линейной зависимости она должна быть линейно зависимой. Мы пришли к противоречию, следовательно, наше предположение неверно. 1.Если в системе векторов есть хотя бы один нулевой вектор, то такая система линейно зависимая. Доказательство.Пусть вектор в этой системе векторов является нулевым. Предположим, что исходная система векторов линейно независима. Тогда векторное равенство возможно только тогда, когда . Однако, если взять любое , отличное от нуля, то равенство все равно будет справедливо, так как . Следовательно, наше предположение неверно, и исходная система векторов линейно зависима. 1Если система векторов линейно зависима, то хотя бы один из ее векторов линейно выражается через остальные. Если система векторов линейно независима, то ни один из векторов не выражается через остальные.