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格致开物MATHWIKI

生成空间

向量 v1,…,vk 的生成空间(span)由它们的全部线性组合构成: span⁡(v1,…,vk)={c1v1+⋯+ckvk:ci∈ℝ}. 它是包含这些向量的最小线性子空间,因为任何包含所有 vi 的子空间也必须对加法和数乘封闭,从而包含它们的每种组合。

一条线或整个平面

在 ℝ2 中,单个非零向量 (1,1) 只生成过原点的直线 {(t,t):t∈ℝ}。再加入 (1,−1),给定任意 (x,y),解 c1(1,1)+c2(1,−1)=(x,y)⟹c1=x+y2, c2=x−y2. 所以这两条向量生成整个平面。取 (x,y)=(3,1) 时,得到 c1=2,c2=1,直接核对 2(1,1)+(1,−1)=(3,1)。

能生成不等于表示唯一

(1,0),(0,1),(1,1) 也生成整个平面,但 (1,1) 本身等于前两向量之和,因此同一向量可能有多组系数表示。只有再要求线性无关,生成组才成为基,每个向量的系数表示才唯一。这个区别在解线性方程时体现为是否存在自由变量。

参考资料