ファイナイト(有限)ディメンショナル(次元)ベクトルたちスペース(空間)に対して、ディメンション(次元)より多くの要素たちを持つリニア(線形)にインディペンデント(独立)サブセット(部分集合)はないことの記述/証明
話題
About: ベクトルたちスペース(空間)
この記事の目次
開始コンテキスト
ターゲットコンテキスト
- 読者は、任意のファイナイト(有限)ディメンショナル(次元)ベクトルたちスペース(空間)に対して、ディメンション(次元)数より多くの要素たちを持つリニア(線形)にインディペンデント(独立)サブセット(部分集合)はないという命題の記述および証明を得る。
オリエンテーション
本サイトにてこれまで議論された定義たちの一覧があります。
本サイトにてこれまで議論された命題たちの一覧があります。
本体
1: 構造化された記述
ここに'構造化された記述'のルールたちがある。
エンティティ(実体)たち:
\(F\): \(\in \{\text{ 全てのフィールド(体)たち }\}\)
\(V\): \(\in \{\text{ 全ての } d \text{ ディメンショナル(次元) } F \text{ ベクトルたちスペース(空間)たち }\}\)
\(S\): \(\subseteq V\)
//
ステートメント(言明)たち:
\(d \lt \vert S \vert\)
\(\implies\)
\(S \notin \{V \text{ の全てのリニア(線形)にインディペンデント(独立)サブセット(部分集合)たち }\}\)
//
2: 自然言語記述
任意のフィールド(体)\(F\)、任意の\(d\)ディメンショナル(次元)\(F\)ベクトルたちスペース(空間)\(V\)に対して、\(d\)要素たちより多くの要素たちを持つリニア(線形)にインディペンデント(独立)サブセット(部分集合)はない。
3: 証明
全体戦略: ステップ1: \(S\)はリニア(線形)にインディペンデント(独立)であったと仮定する; ステップ2: \(S\)を拡張してあるベーシス(基底)とする; ステップ3: ある矛盾を見つける: そのようなベーシス(基底)はあり得なかった。
ステップ1:
\(S\)は\(d\)より多くの要素たちを持っていたと仮定しよう。
ステップ2:
いくつかファイナイト(有限)数のベクトルたちを\(S\)へ追加してあるベーシス(基底)を形成しよう、それは可能であろう、任意のファイナイト(有限)ディメンショナル(次元)ベクトルたちスペース(空間)に対して、任意のリニア(線形)にインディペンデント(独立)サブセット(部分集合)は、拡張してベーシス(基底)にできる、ファイナイト(有限)数要素たちを加えることによって、という命題によって。
ステップ3:
新たなベーシス(基底)はディメンション(次元)より多くの要素たちを持つことになる、任意のファイナイト(有限)ディメンショナル(次元)ベクトルたちスペース(空間)に対して、ディメンション(次元)数より多くの要素たちを持つベーシス(基底)はないという命題に反する矛盾。
したがって、\(S\)はリニア(線形)にインディペンデント(独立)でない。