Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Найпростіші властивості векторного простору.
Властивість 1. У довільному векторному просторі існує лише один нульовий вектор. Доведення. Припустимо, що знайшовся такий векторний простір V, у якому декілька різних нульових елементів: і . Розглянемо суму . За означенням нульового вектора : . За означенням нульового вектора : . Згідно із припущенням, і є різними векторами. Прийшли до суперечності до означення внутрішньої операції. Властивість доведено. Властивість 2. У довільному векторному просторі для кожного вектора існує лише єдиний протилежний. Доведення. Припустимо, що у деякому векторному просторі V знайшовся вектор , для якого є декілька різних протилежних елементів: та . Розглянемо суму . Скористуємось також асоціативністю додавання. За означенням протилежного вектора : За означенням протилежного вектора : Згідно із припущенням, та є різними векторами. Прийшли до суперечності до означення внутрішньої операції. Властивість доведено. Надалі для зручності позначатимемо операції додавання і множення у векторному просторі як "+" і " ", маючи на увазі абстрактні операції " " і " ". Теорія визначників n-го порядку.
Для введення поняття визначника -го порядку потрібна інформація з теорії перестановок і підстановок. Перестановки з n символів. Означення 1. Перестановкою з символів називається розташування цих символів в деякому порядку. Означення 2. Транспозицією називається таке перетворення перестановки, при якому два її елементи міняються місцями. Теорема 1. З символів можна скласти перестановок. Доведення. Застосуємо метод математичної індукції по кількості символів n. 1. При це твердження є правильним, бо маємо дві перестановки: 1 2, 2 1. 2. Зробимо індуктивне припущення: з символів можна скласти перестановок. 3. Покажемо справедливість індуктивного переходу для . Розглянемо всі перестановки з символів за такою схемою. Запишемо спочатку всі перестановки, що починаються з одних одиниць. Ця група знаходиться в умовах індуктивного припущення. За індуктивним припущенням з символів утворюється перестановок. Запишемо всі перестановки, що починаються з двійки, трійки, тощо. Останньою буде група перестановок, що починаються з . Таким чином всі перестановки розбиваються на k+1 клас, в кожний з яких входить k перестановок. Отже всього буде k!(k+1)=1ˑ2ˑ…ˑkˑ(k+1)=(k+1)! перестановок. З доведеного за принципом математичної індукції дане твердження є правильним при довільному натуральному . Теорема 2.Усі перестановок з символів можна записати таким списком, в якому кожна наступна перестановка може бути отримана з попередньої шляхом однієї транспозиції. Доведення Застосуємо метод математичної індукції по кількості символів n. При це очевидно: 1,2; 2,1. Зробимо індуктивне припущення: вважатимемо правильним дане твердження при . Доведемо справедливість твердження при . Запишемо всі перестановки, що починаються з 1. 1, 2, 3, ... , , 1, ... Розглянувши останні символів бачимо, що для цих перестановок діє індуктивне припущення. Тоді ці перестановки можна записати потрібним списком. Аналогічні міркування застосуємо для тих перестановок, що починаються з 2, 3, ..., . На стикуванні отриманих груп перестановок першу перестановку наступної групи отримаємо з останньої за рахунок транспозиції символів, що є першими у цих групах. Теорему доведено. Означення 3. Два символи та складають інверсію, якщо , але в перестановці знаходиться раніше. Означення 4. Перестановка називається парною, якщо загальна кількість інверсій в ній парна, і непарною в протилежному випадку. Теорема 3. Кожна транспозиція змінює парність перестановки. Доведення. При доведенні слід розглянути 2 випадки. 1. Елементи та , над якими здійснюється транспозиція, знаходяться поруч:
Зауважимо, що після транспозиції положення та відносно інших елементів не зміниться. Таким чином, якщо , то вони створюють інверсію і після транспозиції інверсій стане на одну менше. Якщо , то загальна кількість інверсій навпаки збільшиться на одну. Отже парність перестановки змінюється. 2. Між елементами та , над якими здійснюється транспозиція, знаходяться інші елементи: Зробимо транспозицію поступово. Будемо міняти місцями та сусідній справа, поки не поміняється із . Для цього буде необхідно зробити t+1 транспозицій. Щоб поставити на місце , необхідно зробити транспозицій із сусідами зліва. Загалом буде зроблено 2t+1 транспозицій, тобто в наслідок попереднього випадку парність перестановки змінюється. Теорему доведено. Теорема 4. При n≥2 кількість парних перестановок дорівнює кількості непарних перестановок, тобто . Доведення. Запишемо всі перестановок так, як це пропонує теорема 2 . Тоді за теоремою З у цьому списку буде чергування парних і непарних перестановок. При n≥2 – парне число, тому список має парну кількість перестановок, половина з яких є парними, половина – непарними. Теорему доведено. Підстановки n-го степеня. Означення. Підстановкою -го степеня називається бієктивне відображення -елементної множини у себе. Будемо записувати підстановку у два рядки: у першому будуть вихідні елементів, а у другому – їх образи. Наприклад: Поставимо 2 питання: 1) Скільки форм запису однієї ї тієї підстановки. 2) Скільки різних підстановок n-го степеня можна скласти. На обидва питання відповідь: Розглянемо перше питання. Різні форми запису можна отримати за рахунок різного розташування стовпчиків перестановок. З теорії перестановок відомо, що їх буде n!. Розглянемо друге питання. Зафіксуємо елементи у першому рядку. Очевидно, що підстановки будуть різними, якщо відрізняються відповідно образи у другому рядку. Отже кількість підстановок дорівнюватиме кількості перестановок елементів другого рядка, а їх, як відомо, n!. Означення. Підстановка називається парною, якщо парності верхньої і нижньої перестановок однакові, тобто обидві перестановки або парні або непарні. Означення. Підстановка називається парною, якщо загальна кількість інверсій верхньої і нижньої перестановок є парним числом, в супротивному разі перестановка непарна. Теорема. При n≥2 кількість парних підстановок дорівнює кількості непарних підстановок, тобто дорівнює . Запишемо всі підстановки у вигляді: Твердження теореми випливає з відповідної теореми для перестановок. Дійсно, тоді парність підстановки визначається лише парністю нижньої перестановки, а парних нижніх існує . Зауваження. Для самостійного доведення залишається факт, що означення парності підстановки не залежить від форми запису цієї підстановки. |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-30; просмотров: 205. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |