4. Действия над векторами.
Правила действия над векторами, которые ниже предлагаются в виде упражнений, должны получаться не из свойств конкретных пространств (например,
а только из свойств
операций сложения и умножения на числа, входящих в определение линейного пространства
В этих упражнениях
и обозначают векторы из заданного линейного пространства
вещественные числа.
Упражнения. 1. Доказать, что для любого вектора х и нулевого вектора в справедливо равенство
Решение. На основании свойств 3), 7) и 4) имеем
2. Существует ли для каждого вектора х противоположный вектор у, т. е. такой, что
Решение. В качестве у можно взять
Тогда
3. Доказать единственность противоположного вектора.
Решение. Пусть для вектора х существуют два противоположных вектора
так что
Требуется доказать, что
Используя коммутативность и ассоциативность сложения, получим
Вектор, противоположный х, будем обозначать
Из решения упражнения 2 следует, что
4. Доказать равенства
Решение. Из 6) следует:
5. Доказать, что для любых двух векторов
существует единственный вектор
такой, что
Решение Положим
Тогда
Докажем единственность. Пусть и
Тогда
Вектор
входящий в равенство (4.1), называется разностью векторов х и у и обозначается
Из решения упражнения следует, что
6. Доказать равенства
Решение
7. Доказать равенство
Решение,
8 Пусть
Доказать, что
Решение,
.
Если задано
векторов
то сумма
определяется как результат последовательного сложения, т. е.
Упражнение. Доказать, что сумма (4.2) не изменяется от перестановки слагаемых