線形結合と生成
なぜ線形結合を考えるのか
Section titled “なぜ線形結合を考えるのか”いくつかの基本的な移動を組み合わせて、目的の移動を作れるか考えてみましょう。「右へ1」と「上へ1」を何倍かずつ使えば、平面上のどの移動も作れます。線形結合は、この「手持ちのベクトルから何を作れるか」を数式にしたものです。
線形結合の定義
Section titled “線形結合の定義”線形結合で表せるかを判定する
Section titled “線形結合で表せるかを判定する”一般に、ベクトルを列に並べた行列 を使うと、
は という連立一次方程式になります。解があれば表せ、解がなければ表せません。
生成される集合と span
Section titled “生成される集合と span”零ベクトルを材料に加えても作れる範囲は増えません。任意の に対して だからです。特に です。
Q基本的な線形結合★☆☆
、 とします。 を の形で表してください。
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成分を比較して 、 を解きます。
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から です。これを に代入すると なので 、 です。実際、
Q生成される平面に入るか★★☆
、 とします。 は に入りますか。
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と置き、3成分を同時に満たす があるか調べます。
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第1成分から 、第2成分から が必要です。しかしこのとき第3成分は となり、 の第3成分 と一致しません。したがって連立方程式に解はなく、 はこの線形包に入りません。
Q生成される平面を式で表す★★★
、 とします。 が に属するための の条件を求めてください。
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と成分比較します。
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なので 、、 が必要です。逆に なら と取って と書けます。したがって必要十分条件は です。