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Wがベクトル空間R^3の部分空間かを調べる問題で
W={xはR^3に含まれる| 2x_1 - 3x_2 + x_3≦1}
W={  〃     | 3x_1 + x_2 + 2x_3≦1}
というのが分かりません。答えは「部分空間でない」です。
x_1は、xの右下に1がついているという意味です。x_2、x_3と同様です。
「≦1」ではなくて「=1」なら、部分空間でないことになるのはわかるんですが、不等号がつくと分からないです。
よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

定義を確認されたらどうでしょう?



「線形演算について閉じている」ことが部分空間の要件になっているはず
です。

上の例だと
(1/2,0,0)+(0,0,1)=(1/2,0,1)は、Wに含まれません。
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>「≦1」ではなくて「=1」なら、


>部分空間でないことになるのはわかるんですが
ではまずこの部分を補足して下さい。

この回答への補足

「=1」なら、x_*の係数を用いて2行3列の行列Aを作ると
A=(2 -3 1)
(3 1 2)
となり、
Ax=(1)
(1)
とかけますが、x=0のときAx=0≠1となります。
つまり、0がWに含まれていないので、Wは部分空間ではない。
という考えなのですが、これで大丈夫ですか?

補足日時:2007/10/04 14:41
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Q線形代数で部分空間かどうかの判定

R^2内の次の直線、曲線がR^2の部分空間かどうか判定せよ。

(1) y=3xを満たすベクトル[x;y]の全体
(2) y=2x+1を満たすベクトル[x;y]の全体
(3) y=x^2を満たすベクトル[x;y]の全体

…という問題で、本の答えはそれぞれ、

(1) 部分空間
(2) 部分空間ではない
(3) 部分空間ではない

…となっています。しかし、例題が載っていないので
どうやって解いたのかいまいち理解できていません。

多分、次の定理を使うんだと思います:
ベクトル空間Vの部分集合Wが部分空間であるための必要十分条件
(1) W=Φ
(2) a, b∈W ⇒ a+b∈W
(3) a∈W, λ∈R ⇒ λa∈W

Aをm×n行列とするとき、
W={x∈R^n | Ax=0}
はR^nの部分空間である。

…ここからは推測ですが、
(1)はyと3xが比例しているような関係で
「xのちょうど3倍がyになる」から部分空間なのですか?

(2)は+1があって原点を通らないので
部分空間じゃないのですか?
もし、y=2xだったら部分空間ですよね?
+1や-1が付くような場合はすべて
「部分空間じゃない」と考えてもいいですか?

(3)は原点は通っていても
yがxの二乗に比例しているので
部分空間じゃないんですよね(倍数では表せないので)?

宜しくお願いします。

R^2内の次の直線、曲線がR^2の部分空間かどうか判定せよ。

(1) y=3xを満たすベクトル[x;y]の全体
(2) y=2x+1を満たすベクトル[x;y]の全体
(3) y=x^2を満たすベクトル[x;y]の全体

…という問題で、本の答えはそれぞれ、

(1) 部分空間
(2) 部分空間ではない
(3) 部分空間ではない

…となっています。しかし、例題が載っていないので
どうやって解いたのかいまいち理解できていません。

多分、次の定理を使うんだと思います:
ベクトル空間Vの部分集合Wが部分空間であるための必要十分条件
(1) W=...続きを読む

Aベストアンサー

まず、質問者さんが「次の定理」と呼んでいるのは多分「定理」じゃなくて「定義」です。
定理と定義の違いは重要です。
(1)は W = Φ じゃなくて、W ≠ Φ と言いたいのを間違えたんですよね?
問題に与えられた3つの図形は明らかにΦじゃありません。
では、問題に与えられた各図形が
(2) a, b∈W ⇒ a+b∈W
(3) a∈W, λ∈R ⇒ λa∈W
を満たすかどうか考えて見ましょう。
良いですか? どちらか片方じゃなくて両方満たさなくては部分空間とは言えないんですよ。
逆に言うと、どちらか片方でも満たさなければ部分空間ではないわけです。

まず(1)の図形:
二つのベクトル a = (x_1,y_1) と b = (x_2,y_2) が W の元だとしましょう。これは、y_1 = 3x_1, y_2 = 3x_2 が成り立つという事です。
では、a + b = (x_1 + x_2,y_1 + y_2) はどうでしょう?
もし、
y_1 + y_2 = 3(x_1 + x_2)
が成り立てば、性質(1)が満たされる訳ですが、成り立たないときは満たされない訳です。
次に、性質(2)はどうでしょう。
λa = (λx_1,λy_1) ですから、
λy_1 = 3(λx_1)
が成り立てば、性質(1)が満たされ、成り立たない場合は満たされないわけです。

次に(2)の図形…
a = (x_1,y_1), b = (x_2,y_2) が(2)の図形にあるのは、
y_1 = 2x_1 + 1 と y_2 = 2x_2 + 1
が満たされるときです。このとき、
a + b が性質(1)を満たすとは、
y_1 + y_2 = 2(x_1 + x_2) + 1 が成り立つという事です。
これは本当ですか?

(3)の図形も同じように考えてみましょう。

ところで、質問者さんは例題が本に載っていないと仰いますが、先生は授業中に例題を見せてくれませんでしたか?

***********************
**本当に授業を真面目に聞いていましたか?**
***********************

それから、次回こういう質問があったらネットで聞いたりしないで、先生のところに聞きに行きましょう。
必ず、よろこばれますから。
先生って、質問に来てくれる学生はかわいいもんです!

まず、質問者さんが「次の定理」と呼んでいるのは多分「定理」じゃなくて「定義」です。
定理と定義の違いは重要です。
(1)は W = Φ じゃなくて、W ≠ Φ と言いたいのを間違えたんですよね?
問題に与えられた3つの図形は明らかにΦじゃありません。
では、問題に与えられた各図形が
(2) a, b∈W ⇒ a+b∈W
(3) a∈W, λ∈R ⇒ λa∈W
を満たすかどうか考えて見ましょう。
良いですか? どちらか片方じゃなくて両方満たさなくては部分空間とは言えないんですよ。
逆に言うと、どちらか片方でも満たさなければ部...続きを読む


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