“证明把 d+2 个点提升为 d+2 个增广向量;它们在 d+1 维空间中必然线性相关。把相关系数的正、负部分分开并归一化,就得到两个凸包的公共点。”
形式陈述 ​
向量族
若存在非全零的有限系数关系得到零向量,则线性相关。有限向量组
直觉
线性无关表示没有一个方向能由其他方向线性合成,因此表示坐标时不会产生冗余。相关关系就是一份“不同组合得到同一结果”的证据。线性无关意味着没有一个向量能由其余向量线性解释,也意味着零向量只有平凡表示。它衡量生成信息是否含冗余,而不是向量之间是否几何正交;正交非零组必无关,但无关组可以夹角很小。无关性依赖底域,扩域后可能出现新的系数关系。
例子与边界
标准向量
推论与应用
线性无关控制表示唯一性:若一族同时张成空间且线性无关,每个向量有唯一有限坐标。交换引理说明有限生成空间中,独立组大小不超过任一生成组大小,从而奠定维数定义。线性无关组可延拓为基,张成集则可抽取出基。矩阵列无关等价于相应线性映射单射,并可通过行化简检验;浮点数据中“几乎相关”没有纯代数阈值,SVD按奇异值与给定容差组织数值秩,不能反过来改写本页的精确无关性。若只保留哪些列子集无关,就得到可表示拟阵。
参考资料
- Sheldon Axler, Linear Algebra Done Right, 4th ed., Springer, 2024,§2A。
- Michael Artin, Algebra, 2nd ed., Pearson, 2011,Ch. 3。