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Aufgabe:

Seien \( V \) ein Vektorraum und \( U, W \) Unterräume von \( V \) mit \( V=U+W \) Weiter seien \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}\right) \in U^{m} \) und \( \left(w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \in W^{n} . \) Beweisen oder widerlegen Sie die folgenden Aussagen:

a) Ist \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}\right) \) eine Basis von \( U \) und \( \left(w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \) eine Basis von \( W \), so ist \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}, w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \) eine Basis von \( V \)

b) Ist \( \operatorname{dim} V=m+n \) und \( L\left(u_{1}, \ldots, u_{m}\right)=U \) sowie \( L\left(w_{1}, \ldots, w_{n}\right)=W \), so ist \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}, w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \) eine Basis von \( V \)

c) Ist \( L\left(u_{1}, \ldots, u_{m}, w_{1}, \ldots, w_{n}\right)=V \), so ist \( U=L\left(u_{1}, \ldots, u_{m}\right) \) sowie \( W= \) \( L\left(w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \)

d) Ist \( U \cap W=\{0\} \), und sind \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}\right) \) und \( \left(w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \) linear unabhängig, so ist auch \( \left(u_{1}, \ldots, u_{m}, w_{1}, \ldots, w_{n}\right) \) linear unabhängig.

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zu a)
ist falsch  wähle etwa U=W=V  (jeder V-R ist ja Unterraum von sich.
Dann ist U+W=V aber wenn z.B. V = IR^2 ist, dann hat jede Basis 2 Elemente,
und hier hätte sie ja dann 4

b) stimmt

c) falsch siehe a)

d) stimmt:  Ansatz  a1*u1+....am*um + b1*w1 + ....bn*wn = 0 . nach Vor ist
a1*u1+....am*um aus U und b1*w1 + ....bn*wn aus W da die Summe 0 ist, gilt

a1*u1+....am*um = - ( b1*w1 + ....bn*wn) also  - ( b1*w1 + ....bn*wn)  aus U
 
also auch b1*w1 + ....bn*wn aus U und damit aus U und aus W, also = 0 (Vor!)

Dann sind aber wegen der lin. Unabhängigkeit der u's und der w's alle
Koeffizienten gleich 0, also das Gesamtsystem lin. unabh.
Avatar von 289 k 🚀

könntest du mir bitte erklären wieso b) stimmt?

das verstehe ich nicht ganz.

wenn v aus V ist und V = U+W, dann gibt es u asu U und w aus W mit

v = u+w. Da u durch die ui und w durch die wi erzeugt wird , wird also v durch

das komplette System der ui und wi erzeugt, also ist dieses ein Erz.syst. für

V.

Und jedes Erz.syst. ,dessen Anzahl der dim entspricht ist eine Basis.

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