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【線形代数学】線形結合・線形独立 / 従属・基底・次元

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キーワード・知ってると理解がしやすい

Index

線形結合

 \mathbb{K} 上の線形空間  V を固定する
 V のベクトル  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k} \in V に対し、
 c_1 \boldsymbol{a_1} + \cdots + c_k \boldsymbol{a_k}
の形のベクトルを  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k}線形結合 という

線形関係

ベクトル  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k} のあいだの関係

 c_1 \boldsymbol{a_1} + \cdots + c_k \boldsymbol{a_k} = \bf{0}

線形関係 という.  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k} がどんなベクトルであっても、線形関係はかならず存在する. それは、 c_1 = \cdots = c_k = 0 のときで、この場合は、自明な線形関係と呼ばれる.

線形独立・従属

 \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k} のあいだに 自明でない線形関係が存在するとき、  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k}線形従属であるといい、  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k} のあいだに 自明でない線形関係が存在しないとき、  \boldsymbol{a_1}, \cdots, \boldsymbol{a_k}線形独立であるという.

基底

線形空間  V の有限個のベクトル  \boldsymbol{e_1}, \cdots, \boldsymbol{e_n} が次の 2条件を充すとき、  \boldsymbol{e_1}, \cdots, \boldsymbol{e_n} は V の 基底 であるという
  1.  \boldsymbol{e_1}, \cdots, \boldsymbol{e_n}線形独立 である.
  2.  V の任意のベクトルは、 \boldsymbol{e_1}, \cdots, \boldsymbol{e_n} の線形結合であらわされる.

次元

 V基底ベクトルの個数 n を線形空間 V の 次元 といい、dim V で表す.

参考