Ранг і базис системи векторів

Опр. Рангомr системи векторів називається максимальне число лінійно незалежних векторів системи.

Опр. Базисом системи векторів називається максимальна лінійно незалежна підсистема даної системи векторів.

Зокрема, будь-яка сукупність п лінійно незалежних векторів п -мірного простору є базисом.

Теорема. Будь-вектор системи можна єдиним чином представити у вигляді лінійної комбінації векторів базису цієї системи.

Док-во. Нехай система має базис.

1) Нехай вектор з базису (наприклад, це). Тоді.

2) Нехай вектор не з базису. Наприклад, це вектор. де р> к.

Розглянемо систему .Вона є лінійно залежною. Отже, знайдуться числа. не всі рівні нулю, такі, що. Очевидно, що . тому в іншому випадку базис був би лінійно залежним. тоді

3) доведемо, що розкладання вектора по базису єдино.

Припустимо гидке: є два розкладання вектора по базису:

Віднімаючи ці рівності, отримаємо:

З огляду на лінійну незалежність векторів базису, отримаємо:

Отже, розкладання єдине. ▲

Ранг п -мірного простору дорівнює його розмірності. Значить, будь-який його базис складається з п лінійно незалежних п -мірних векторів. Будь-яка система в п -мірному просторі, що містить більше, ніж п векторів, лінійно залежна. Будь-вектор простору можна однозначно розкласти по векторах будь-якого базису. Коефіцієнти розкладання називаються координатами даного вектора в цьому базисі.