[Citat] Fie V si W spatii vectoriale peste K - corp comutativ de scalari. Daca V este finit dimensional, T este o aplicatie liniara de la V la W, X este o submultime finita a lui Ker(T), iar Y este o submultime finita a lui V, sa se arate ca oricare doua din conditiile urmatoare o implica pe cealalta:
a) X este baza pentru Ker(T)
b) T(Y) este baza pentru Im(T)
c) X u Y este baza pentru V (u=reunit)
|
Vom folosi in rezolvare urmatoarele:
Teorema: dim Ker(T)+ dim Im(T)=dim V
Propozitia 1: O familie de n vectori liniar independenti intr-un spatiu de dimensiune n este o baza.
Propozitia 2: O familie de n vectori generatori ai unui spatiu de dimensiune n este o baza.
Fie
.
a) si b) implica c)
Demonstram ca elementele lui
sunt liniar independente. Fie
astfel incat
Atunci (cum
) avem
Dar vectorii din
formand o baza a lui Im(T), sunt liniar independenti. Rezulta ca
si relatia (1) devine
Dar elementele lui X fiind o baza a lui Ker(T), sunt liniar independente. Rerzulta
si in consecinta familia de vectori
are elementele liniar independente. Atunci folosind si faptul ca
, rezulta conform propozitiei 1 ca
este o baza a lui V.
a) si c) implica b)
Demonstram ca
este o familie de generatori ai lui Im(T). Fie
. Cum
este o baza a lui V, exista
astfel incat
. Atunci
este o combinatie liniara de elemente ale lui T(Y). Cum avem q elemente ce genereaza spatiul Im(T) de dimensiune dim(V)-dim Ker(T)=(p+q)-p=q, conform propozitiei 2 familia T(Y) este o baza.
b) si c) implica a)
Aratam ca X este o familie de generatori pentru Ker(T). Fie
. Cum
este baza a lui V, exista
astfel incat
. Atunci
. Cum T(Y) este baza a lui Im(T) are elementele liniar independente. Rezulta ca
. Revenind la relatia initiala obtinem
. Deci X este o familie de p generatori ai spatiului Ker(T) de dimensiune dim(V)-dim T(Y)=(p+q)-q=p. Conform propozitiei 2, X este o baza a lui Ker(T).