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6.2 维数、基与坐标

4.4 向量空间 中我们已经提过了基与维数的概念。现将其推广到一般的线性空间。

定义 在线性空间 中,如果存在 个向量 满足

  1. 线性无关;
  2. 中的任意向量 总可由 线性表示

那么 就称为线性空间 的一个 称为线性空间 维数。特别地,只含一个零向量的线性空间没有基,规定其维数为

维数为 的线性空间称为 维线性空间,记作 ,也可记作

NOTE

线性空间的维数可以是无穷。这里不讨论。

对于 维线性空间 ,若知 的一个基,则 可表示为

是基所生成的线性空间

的一个基,则对于任何 都有唯一的一组有序数 使得

反之,任给一组有序数 ,总有唯一的向量

这样 的向量 与有序数组 之间存在着一一对应的关系,因此可以用这组有序数来表示向量

于是我们定义 这组有序数称为向量 这个基上的坐标,并记作

这样即可把抽象的向量化为具体的有序数进行研究。

一般地,设 是两个线性空间,如果在它们的向量之间有一一对应关系,且这个对应关系保持线性组合的对应,那么就说线性空间 同构

显然,任何 维线性空间都与 同构,即维数相等的线性空间都同构。从而可知线性空间的结构完全被它的维数所决定。