n维向量组a1a2an轻松搞定单位向量组,线性表出不是事儿

要轻松搞定n维向量组$\{a_1, a_2, \ldots, a_n\}$,并使其线性表出,我们首先需要了解什么是线性表出。

线性表出意味着存在一组基(或称为生成元),使得任何向量都可以表示为这些基的线性组合。对于n维空间中的向量组,如果所有向量都可以通过这组基来线性表出,那么这个向量组就是线性表出的。

为了实现这一点,我们需要找到一组基,使得每个向量都可以表示为这组基的线性组合。这通常通过计算向量之间的内积来实现。

假设我们有一组向量$\{a_1, a_2, \ldots, a_n\}$,我们可以使用以下步骤来轻松搞定它们:

1. 计算向量之间的内积:对于任意两个向量$a_i$和$a_j$,它们的内积定义为$a_i \cdot a_j = \sum_{k=1}^n a_ik_ia_j$,其中$k_ia_j$是向量$a_i$的第$k$个分量与向量$a_j$的第$k$个分量的点积。

2. 选择内积最大的向量作为第一个基向量。

3. 计算剩余向量与第一个基向量的内积,选择内积最大的向量作为第二个基向量。

4. 重复步骤3,直到只剩下一个向量,它与前面所有向量的内积都为0。这个向量就是最后一个基向量。

5. 将剩下的向量按照与最后一个基向量的内积的大小进行排序,得到一个新的向量组。

6. 将新得到的向量组与最后一个基向量相乘,得到线性表出的结果。

例如,如果我们有向量组$\{(1, 0), (0, 1), (2, 3)\}$,我们可以按照上述步骤操作:

– 计算内积:$(1, 0) \cdot (0, 1) = 1 \cdot 0 + 0 \cdot 1 = 0$,$(0, 1) \cdot (2, 3) = 0 \cdot 2 + 1 \cdot 3 = 3$,$(2, 3) \cdot (1, 0) = 2 \cdot 1 + 3 \cdot 0 = 2$。

– 选择内积最大的向量作为第一个基向量:$(0, 1)$。

– 计算剩余向量与第一个基向量的内积,选择内积最大的向量作为第二个基向量:$(1, 0)$。

– 重复步骤3,直到只剩下一个向量:$(2, 3)$。

– 将剩下的向量按照与最后一个基向量的内积的大小进行排序:$(1, 0), (0, 1)$。

– 得到新的向量组:$\{(0, 1), (1, 0)\}$。

– 将新得到的向量组与最后一个基向量相乘,得到线性表出的结果:$(0, 1) \cdot (2, 3) = 0 \cdot 2 + 1 \cdot 3 = 3$。

向量组$\{(1, 0), (0, 1), (2, 3)\}$可以线性表出为$\{(0, 1), (1, 0), (2, 3)\}$。