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像空間と核空間についての例題(例題13)

例題13

 次の線形写像𝐹について,Im𝐹Ker𝐹の基底の1つを求めよ.

  • 𝐹:𝑅3𝑅2(𝑥1𝑥2𝑥3)(𝑥1+𝑥2+3𝑥32𝑥1+3𝑥2+4𝑥3)

 線形写像が具体的に与えられたとき,Im𝐹Ker𝐹が求められる.

  1. Im𝐹の基底を1つ求める.

     Im𝐹の基底を1つ求める.すなわち,Im𝐹=𝐿(𝒂1,,𝒂𝑛)なる1次独立なベクトルの組𝒂1,,𝒂𝑛を求める.(𝐿(𝒂1,,𝒂𝑛)𝒂1,,𝒂𝑛によって生成される𝑅2の部分空間である.)

     ベクトルの組𝒂1,,𝒂𝑛は標準基底に関する𝐹の表現行列である.(𝐹((100))𝐹((010))𝐹((001)))=(1001)(121334)であるから,𝐴=(121334)=(𝒂1𝒂2𝒂3)とするが表現行列である.すると,Im𝐹=𝐿(𝒂1,𝒂2,𝒂3)である.

     dim(Im𝐹)dim𝑅2=2より,Im𝐹の1次独立なベクトルの数は最大2である.𝒂1𝒂2は1次独立なので,𝐿(𝒂1,𝒂2,𝒂3)=𝐿(𝒂1,𝒂2)である.よって,Im𝐹=𝐿(𝒂1,𝒂2)であり,求める基底は𝒂1,𝒂2

  2. Ker𝐹の基底を1つ求める.

     Ker𝐹の基底を1つ求める.すなわち,𝐴𝒙=𝟎なる𝒙𝑅3の1つを求める.

     (𝑥1+𝑥2+3𝑥32𝑥1+3𝑥2+4𝑥3)=(00)を計算すると,𝒙=𝑡(521)(𝑡𝑅)となる.𝒙の代表として(521)をとると,求める基底は(521)


  • Im𝑓Ker𝑓の定義を答えよ.
  • 生成される部分空間とは何か.
  • 表現行列とは何か.
  • 基底と1次独立の違いは何か.