dado un vector comprobar las propiedades

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Respuesta dada por: delvallejosefina537
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Explicación paso a paso:

Un espacio vectorial es una terna (V, +, ·), donde V es un conjunto

no vac´ıo y +, · son dos operaciones del tipo + : V × V → R, · : R × V → V a las

que llamaremos ’suma de vectores’ y ’producto por escalares respectivamente y con

las siguientes propiedades: denotando +(u, v) = u + v y ·(λ, v) = λv,

1. u + (v + w)=(u + v) + w, ∀u, v, w ∈ V (asociativa).

2. u + v = v + u, ∀u, v ∈ V (conmutativa).

3. Existe e ∈ V tal que e + v = v + e = v, ∀v ∈ V (elemento neutro).

4. Para cada v ∈ V existe w tal que v + w = w + v = e (elemento opuesto).

5. λ(µv)=(λµ)v, ∀v ∈ V , ∀λ, µ ∈ R (seudo-asociativa).

6. λ(u+v) = λu+λv y (λ+µ)v = λv +µv, ∀u, v ∈ V y ∀λ, µ ∈ R (distributiva).

7. 1v = v,∀v ∈ V (unimodular).

De forma abreviada, diremos que V es un espacio vectorial. A los elementos de V

lo llamamos vectores y a los de R, escalares.

Proposici´on 1.1 En un espacio vectorial V ,

1. El elemento neutro es ´unico. Se denotar´a por 0.

2. El elemento opuesto de un vector es ´unico. Si v es un vector, su opuesto lo

denotamos por −v.

Proposici´on 1.2 En un espacio vectorial se tiene las siguientes propiedades:

1. λ0=0, λ ∈ R.

2. 0v = 0, v ∈ V .

3. (−λ)v = −(λv), λ ∈ R, v ∈ V .

4. Si λv = 0, entonces λ = 0 o v = 0.

A continuaci´on, damos algunos ejemplos de espacios vectoriales:

1. Si n es un n´umero natural, se considera el espacio eucl´ıdeo Rn = {(x1,...,xn); xi ∈

R} con la suma y producto por escalares siguientes:

(x1 ...,xn)+(y1,...,yn)0(x1 + y1,...,xn + yn).

λ(x1,...,xn)=(λx1, . . . , λxn).

Siempre se supondr´a que Rn tiene esta estructura vectorial y que llamaremos

usual.

2. Sea V = {(x, y) ∈ R2

; x − y = 0} con la suma y producto por escalares como

antes.

3. Sea V = {p} un conjunto con un ´unico elemento y con p + p = p y λp = p.

4. Sea V = {f : R → R; f es aplicaci´on} y

(f + g)(x) = f(x) + g(x), (λf)(x) = λf(x), x ∈ R.

5. W = {f : R → R; f es una funci´on diferenciable} y la suma y el producto por

escales est´a definido de forma an´aloga a la del ejemplo anterior.

6. Se considera el conjunto de los polinomios de grado n ∈ N: un polinomio

de grado n ∈ N es una expresi´on del tipo p(X) = a0 + a1X + ... + anXn;

abreviaremos p(X) = n

i=1 aiXi

, donde por convenio X0 = 1 y en vez de

escribir a01 = a0. Dos polinomios p(X) = n

i=1 aiXi y q(X) = n

i=1 biXi se

dir´an iguales si ai = bi para cada i. El conjunto de polinomios de grado n.

lo denotamos por Pn[X].Definimos la siguiente suma de polinomios y de un

escalar por un polinomio:

n

i=1

aiXi

+

n

i=1

biXi

= n

i=1

(ai + bi)Xi

λ

n

i=1

aiXi

= n

i=1

(λai)Xi

Entonces Pn[X] es un espacio vectorial.

7. Sea X = {a1,...,an} un conjunto con n elementos. Se define una palabra

formada por el conjunto X como una expresi´on del tipo x1a1 + ... + xnan,

donde xi ∈ R. Dos palabras x1a1 + ... + xnan y y1a1 + ... + ynan son iguales

si xi = yi. Se define V el conjunto de todas las palabras y se define

(x1a1 + ... + xnan)+(y1a1 + ... + ynan)=(x1 + y1)a1 + ... + (xn + yn)an.

λ(x1a1 + ... + xnan)=(λx1)a1 + ... + (λxn)an.

Entonces V es un espacio vectorial. Como ejemplo, el conjunto de palabras

definidas por {1, X, . . . , Xn} constituyen el espacio Pn[X].

A continuaci´on definimos estructuras de espacio vectorial a partir de la teor´ıa de

conjuntos. Concretamente, a partir del producto cartesiano, aplicacines biyectivas,

espacios cocientes y subconjuntos.

Definici´on 1.2 Sean V1 y V2 dos espacios vectoriales. Se define en V1 × V2 =

{(v1, v2); vi ∈ Vi} las siguientes operaciones:

(v1, v2)+(u1, u2)=(v1 + u1, v2 + u2)

λ(v1, v2)=(λv1, λv2).

Con esta suma y producto por escalares, V1 × V2 es un espacio vectorial y se llama  espacio producto.

Como caso particular, se tiene R2 = R × R (¡comprobad que ambos espacios vectoriales coinciden!). De la misma forma, se puede definir el espacio vectorial Rn ×Rm.

Definici´on 1.3 Se considera V un espacio vectorial y V un conjunto biyectivo con

V . Sea f : V → V una biyecci´on entre ambos. Se defineen V la siguiente estructura

de espacio vectorial:

u + v = f(f −1

(u

) + f −1

(v

)).

λv = f(λf −1

(v

)).

Se dice V tiene la estructura vectorial inducida de V por la biyecci´on f.

1. La estructura vectorial cambia si cambia la biyecci´on f.

2. Sea X = {a1,...,an} un conjunto de n elementos y V el conjunto de palabras

definidas a partir de X. Se considera la siguiente biyecci´on entre Rn y V

:

f(x1,...,xn) = x1a1 + ... + xnan.

Entonces la estructura vectorial inducida en V de Rn (con la estructura usual)

y de la biyecci´on f coincide con la estructura de espacio vectorial que ya se

hab´ıa definida en el conjunto de palabras definidas por X.

3. Se considera R con su estructura usual y R+ el conjunto de los n´umeros reales

positivos. Se considera la siguiente biyecci´on: f : R → R+, f(x) = ex.

Entonces la estructura de espacio vectorial inducida en R+ es:

x + y = xy λ ·

x = xλ.

La estructura vectorial inducida en un subconjunto de un espacio vectorial

motiva el estudio de subespacio vectorial.

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