Lineáris burok
Egy
a
{\displaystyle a}
vektor és lineáris burka,
span
-->
(
a
)
{\displaystyle \operatorname {span} (a)}
A lineáris algebrában egy vektortér részhalmazának lineáris burka , más néven lineáris lezártja , generált vektortere azokból a vektorokból áll, amelyek előállnak a részhalmaz elemeinek, mint vektoroknak lineáris kombinációjaként, a vektortér alaptestének elemeivel, mint együtthatókkal. A lineáris burok altér , mégpedig a legkisebb altér, ami a halmaz minden elemét tartalmazza.
Definíció
A kék sík a
v
1
{\displaystyle v_{1}}
és
v
2
{\displaystyle v_{2}}
veltorok lineáris burka. (
v
{\displaystyle v}
a két vektor lineáris kombinációja )
Konstruktív definíció
Legyen
V
{\displaystyle V}
vektortér a
K
{\displaystyle K}
test fölött, és
A
⊂ ⊂ -->
V
{\displaystyle A\subset V}
részhalmaza a
V
{\displaystyle V}
vektortérnek! Ekkor
A
{\displaystyle A}
lineáris burka:
⟨ ⟨ -->
A
⟩ ⟩ -->
=
{
∑ ∑ -->
i
=
1
n
λ λ -->
i
a
i
|
λ λ -->
i
∈ ∈ -->
K
,
a
i
∈ ∈ -->
A
,
n
∈ ∈ -->
N
}
{\displaystyle \langle A\rangle =\left\{\left.\textstyle \sum \limits _{i=1}^{n}\lambda _{i}a_{i}\right|\lambda _{i}\in K,a_{i}\in A,n\in \mathbb {N} \right\}}
[ 1]
A lineáris burok
a
i
{\displaystyle a_{i}}
elemeinek összes lineáris kombinációja .
Ha
A
{\displaystyle A}
véges, akkor a definíció a következőre egyszerűsödik:
⟨ ⟨ -->
{
a
1
,
a
2
,
… … -->
,
a
n
}
⟩ ⟩ -->
=
{
λ λ -->
1
a
1
+
λ λ -->
2
a
2
+
⋯ ⋯ -->
+
λ λ -->
n
a
n
∣ ∣ -->
λ λ -->
1
,
λ λ -->
2
,
… … -->
,
λ λ -->
n
∈ ∈ -->
K
}
{\displaystyle \langle \{a_{1},a_{2},\dotsc ,a_{n}\}\rangle =\{\lambda _{1}a_{1}+\lambda _{2}a_{2}+\dotsb +\lambda _{n}a_{n}\mid \lambda _{1},\lambda _{2},\dotsc ,\lambda _{n}\in K\}}
.
Az üres halmaz lineáris burka a nullvektortér , vagyis
span
-->
(
∅ ∅ -->
)
=
{
0
}
{\displaystyle \operatorname {span} (\emptyset )=\{0\}}
,
mivel vektorok üres összege definíció szerint a nullvektor .
További definíciók
A konstruktív definícióval ekvivalens definíciók:
Egy
V
{\displaystyle V}
vektortér
A
{\displaystyle A}
részhalmazának lineáris burka a legkisebb vektortér, ami tartalmazza az
A
{\displaystyle A}
halmazt
Egy
V
{\displaystyle V}
vektortér
A
{\displaystyle A}
részhalmazának lineáris burka az a vektortér, ami előáll az
A
{\displaystyle A}
halmazt tartalmazó alterek metszeteként
Jelölés
Egy
A
{\displaystyle A}
halmaz lineáris burkának jelölése
span
-->
(
A
)
{\displaystyle \operatorname {span} (A)}
, vagy
span
-->
[
a
1
,
a
2
,
… … -->
,
a
n
]
{\displaystyle \operatorname {span} {[a_{1},a_{2},\dots ,a_{n}]}}
, ha
A
{\displaystyle A}
véges.
Tulajdonságok
Legyenek
A
{\displaystyle A}
és
B
{\displaystyle B}
részhalmazok a
K
{\displaystyle K}
test fölötti
V
{\displaystyle V}
vektortérben; ekkor:
A
⊆ ⊆ -->
span
-->
(
A
)
{\displaystyle A\subseteq \operatorname {span} (A)}
A
⊆ ⊆ -->
B
⇒ ⇒ -->
span
-->
(
A
)
⊆ ⊆ -->
span
-->
(
B
)
{\displaystyle A\subseteq B\Rightarrow \operatorname {span} (A)\subseteq \operatorname {span} (B)}
span
-->
(
A
)
=
span
-->
(
span
-->
(
A
)
)
{\displaystyle \operatorname {span} (A)=\operatorname {span} (\operatorname {span} (A))}
Mivel ezek a tulajdonságok teljesülnek, azért a lineáris burokképzés burokoperátor .[ 2]
Teljesülnek továbbá:
Egy
V
{\displaystyle V}
vektortér részhalmazának lineáris burka altere
V
{\displaystyle V}
-nek
Egy
V
{\displaystyle V}
vektortér
U
{\displaystyle U}
alterének lineáris burka
U
{\displaystyle U}
Vektorok egy halmaza lineáris burkának generátorrendszere. Ha vektorok egy halmaza generál egy alteret, akkor a vektorhalmaz lineáris burka az altér.
Két altér,
U
1
,
U
2
{\displaystyle U_{1},U_{2}}
összege,
U
1
+
U
2
=
{
u
1
+
u
2
∣ ∣ -->
u
1
∈ ∈ -->
U
1
,
u
2
∈ ∈ -->
U
2
}
{\displaystyle U_{1}+U_{2}=\{u_{1}+u_{2}\mid u_{1}\in U_{1},u_{2}\in U_{2}\}}
uniójuk lineáris burka. Tehát
U
1
+
U
2
=
span
-->
(
U
1
∪ ∪ -->
U
2
)
{\displaystyle U_{1}+U_{2}=\operatorname {span} (U_{1}\cup U_{2})}
Legyen egy vektortér altereinek halmaza
T
{\displaystyle T}
; ekkor bevezethető egy kétaritású művelet, ami veszi az operandusok uniójának lineáris burkát. Ennek a duális művelete a metszetképzés. Ezekkel a műveletekket
T
{\displaystyle T}
háló .
Ha
U
,
V
{\displaystyle U,V}
ugyanannak a térnek az altere, akkor a lineáris burokra teljesül a dimenziótétel :
dim
-->
(
U
+
V
)
+
dim
-->
(
U
∩ ∩ -->
V
)
=
dim
-->
U
+
dim
-->
V
{\displaystyle \dim(U+V)+\dim(U\cap V)=\dim U+\dim V}
.
Példák
Egyetlen
a
∈ ∈ -->
R
2
∖ ∖ -->
{
(
0
,
0
)
}
{\displaystyle a\in \mathbb {R} ^{2}\setminus \{(0,0)\}}
vektor
span
-->
(
a
)
{\displaystyle \operatorname {span} (a)}
lineáris burka egy origón áthaladó egyenes
A
(
3
,
0
,
0
)
{\displaystyle (3,0,0)}
és a
(
0
,
2
,
0
)
{\displaystyle (0,2,0)}
vektorok az
R
3
{\displaystyle \mathbb {R} ^{3}}
vektortérnek. Lineáris burkuk
span
-->
(
(
3
,
0
,
0
)
,
(
0
,
2
,
0
)
)
{\displaystyle \operatorname {span} ((3,0,0),(0,2,0))}
éppen az
x
{\displaystyle x}
-
y
{\displaystyle y}
sík .
Legyen
K
[
[
X
]
]
=
{
∑ ∑ -->
k
=
0
∞ ∞ -->
λ λ -->
k
X
k
|
(
λ λ -->
k
)
k
∈ ∈ -->
N
0
∈ ∈ -->
K
N
0
}
{\displaystyle K[[X]]=\left\{\left.\textstyle \sum \limits _{k=0}^{\infty }\lambda _{k}X^{k}\right|(\lambda _{k})_{k\in \mathbb {N} _{0}}\in K^{\mathbb {N} _{0}}\right\}}
a formális hatványsorok vektortere a
K
{\displaystyle K}
test fölött, és legyen
A
=
{
X
k
∣ ∣ -->
k
∈ ∈ -->
N
}
{\displaystyle A=\{X^{k}\mid k\in \mathbb {N} \}}
a monomok halmaza. Ekkor
A
{\displaystyle A}
lineáris burka a polinomok halmaza:
span
-->
(
A
)
=
{
∑ ∑ -->
i
=
0
n
λ λ -->
i
X
i
|
n
∈ ∈ -->
N
,
λ λ -->
0
,
… … -->
,
λ λ -->
n
∈ ∈ -->
K
}
=
K
[
X
]
{\displaystyle \operatorname {span} (A)=\left\{\left.\textstyle \sum \limits _{i=0}^{n}\lambda _{i}X^{i}\right|n\in \mathbb {N} ,\lambda _{0},\dotsc ,\lambda _{n}\in K\right\}=K[X]}
.
Forrás
Gerd Fischer : Lineare Algebra. Eine Einführung für Studienanfänger (Grundkurs Mathematik). 17. Auflage, Vieweg+Teubner-Verlag, Wiesbaden 2010. ISBN 978-3-8348-0996-4 , 384 Seiten.
Jegyzetek
Fordítás
Ez a szócikk részben vagy egészben a Lineare Hülle című német Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.