コンテンツにスキップ

1次関係、1次従属、1次独立についての主張(定義).

1次関係

 ベクトル𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚

𝑐1𝒂1+𝑐2𝒂2++𝑐𝑚𝒂𝑚=𝟎(𝑐𝑖𝑅)

を満たすとき,これをベクトル𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚1次関係という. すべての𝑐𝑖が0のとき,

0𝒂1+0𝒂2++0𝒂𝑚=𝟎

はどんなベクトル𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚についても成り立つ. これを自明な1次関係という.

 ベクトルの組𝒂1,,𝒂𝑚1次結合=𝟎となる関係式のことを1次関係という.関係式さえ満たされれば,係数𝑐𝑖𝑅(𝑖=1,,𝑚)については気にしない.𝑐1=𝑐2==𝑐𝑚=0のとき,どんなベクトルの組でも関係式は必ず満たされるので,関係式は存在するのかを考える必要はない.

 ベクトルの組を行列𝐴=(𝒂1𝒂𝑚)とみれば, 𝑨𝒄=𝟎が関係式である.(𝒄=(𝑐1𝑐𝑚)である.) また,𝑨𝒄=𝟎を満たす𝒄の集合を𝑋とすれば,Ker𝑓=𝑋である. (𝑓ってなんだよというのは置いておいて.)

1次独立

 ベクトルの組𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚について,1次関係

𝑐1𝒂1+𝑐2𝒂2++𝑐𝑚𝒂𝑚=𝟎

が成り立つのは,自明な1次関係すなわち,𝑐1=𝑐2==𝑐𝑚=0の場合のみであるとき,𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚は1次独立であるという.

 ベクトル空間内の元(ベクトル)を何個か適当に取ってきて,それらを1組と考えた場合,この組の中だけで各元の関係性を調べると,それぞれが独立していると主張している.(独立とは,ある元がその他の元の1次結合で表現できないときをいう.)これを数学的に表現すると,1次関係が自明なもののみ成り立つときが1次独立である.

 ベクトルの組のそれぞれのベクトルについて、これらがどのような関係性なのかを主張しているのであって,別のベクトルの組は同じ関係性であるかどうかはわからない(1次従属かもしれない)。

 誤って理解してはいけないことは,1組の1次独立のベクトルの数=次元数,1次独立=基底ではない.3次元ベクトル空間のある2つのベクトルの組が1次独立であっても,組のベクトル数は次元数とは異なるし,基底になっていない.

 1次関係で出てきた集合𝑋で言えば,ベクトルの組が1次独立であることは𝑋={𝟎}である.これが”1次関係が成り立つのは自明な1次関係の場合のみであるとき”の意味である.

1次従属

 ベクトルの組𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚が1次独立でないとき,1次従属であるという.すなわち𝒂1,𝒂2,,𝒂𝑚が1次従属であるとは,1次関係 𝑐1𝒂1+𝑐2𝒂++𝑐𝑚𝒂𝑚=𝟎を満たす𝑐1,𝑐2,,𝑐𝑚で,そのうちの少なくとも1つが0でないものが存在するときにいう.

 ベクトル空間内の元(ベクトル)を何個か適当に取ってきてそれらを1組と考えた場合,この組が1次独立でないとき1次従属であると主張している.別の言い方をすれば,この組の中だけで各元の関係性を調べると,ある元はその他の元の1次結合で表現できてしまうとき,この組は1次従属であるという.

 これも1次独立と同じく,ベクトルの組がどのような関係性なのか(1次独立なのか?1次従属なのか?)を主張している.

 1次関係で出てきた集合𝑋で言えば,ベクトルの組が1次従属であることは𝑋{𝟎}である.すなわち,集合𝑋にはゼロベクトル(𝟎)以外に元が存在するということ.

 1次関係はKer𝑓のことで,自明な1次関係を必ず満たし,非自明な1次関係とともに構成される.すなわち,Ker𝑓は1次独立と関係するゼロベクトルを必ず含み,1次従属と関係するゼロベクトル以外のベクトル𝒄で構成される集合であるとみえる.

1次関係、1次従属、1次独立の関係
1次関係、1次従属、1次独立の関係

 1次関係は関係式のことで,1次独立と1次従属はベクトルの組の各ベクトルの関係性についての主張であり,両者を区別しないと混乱する.


以下の質問に答えよ.

  • 1次関係とは何か.
  • 1次独立とは何か.
  • 1次従属とは何か.
  • 1次関係と1次独立・1次従属はどういう関係か.