高等代数(3)---线性空间

如题所述

高等代数(3)---线性空间的内容包括定义、条件、公理化定义等,具体如下:

一、定义

向量空间定义为带有加法和标量乘法的集合V。向量空间亦称线性空间。它是线性代数的中心内容和基本概念之一。

二、条件

设V是一个非空集合,P是一个域。若:

1、在V中定义了一种运算,称为加法,即对V中任意两个元素α与β都按某一法则对应于V内惟一确定的一个元素α+β,称为α与β的和。

2、在P与V的元素间定义了一种运算,称为纯量乘法(亦称数量乘法),即对V中任意元素α和P中任意元素k,都按某一法则对应V内惟一确定的一个元素kα,称为k与α的积。

3、加法与纯量乘法满足以下条件:

α+β=β+α,对任意α,β∈V.

α+(β+γ)=(α+β)+γ,对任意α,β,γ∈V.3) 存在一个元素0∈V,对一切α∈V有α+0=α,元素0称为V的零元.

对任一α∈V,都存在β∈V使α+β=0,β称为α的负元素,记为-α.

对P中单位元1,有1α=α(α∈V).

对任意k,l∈P,α∈V有(kl)α=k(lα).

对任意k,l∈P,α∈V有(k+l)α=kα+lα.

对任意k∈P,α,β∈V有k(α+β)=kα+kβ,

则称V为域P上的一个线性空间,或向量空间。V中元素称为向量,V的零元称为零向量,P称为线性空间的基域。

三、公理化定义

(一)设F是一个域。一个F上的向量空间是一个集合V的两个运算:

1、向量加法:V + V → V, 记作 v + w,V v, w∈V

2、标量乘法:F × V → V, 记作 a·v, V a∈F, v∈V

(二)符合下列公理 (∀ a, b ∈ F 及 u, v, w ∈ V)

1、向量加法结合律:u + (v + w) = (u + v) + w;

2、向量加法交换律:v + w = w + v;

3、向量加法的单位元:V 里有一个叫做零向量的 0,∀ v ∈ V , v + 0 = v;

4、向量加法的逆元素:∀v∈V, ∃w∈V,使得 v + w = 0;

5、标量乘法分配于向量加法上:a(v + w) = a v + a w;

6、标量乘法分配于域加法上:(a + b)v = a v + b v;

7、标量乘法一致于标量的域乘法:a(b v) = (ab)v;

8、标量乘法有单位元:1 v = v, 这里 1 是指域 F 的乘法单位元。

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