问答题
设α1=(1,2)T,α2=(0,1)T为R2的一组基,且β1=(2,3)T,β2=(1,4)T,证明:在R2中存在唯一的线性变换σ,使σ(αi)=βi(i=1,2),并且对于α=(3,4)T,求σ(α).
【正确答案】设x=x1α1+x2α2∈R2,定义R2到自身的一个映射σ:
σ(x)=x1β1+x2β2
下面证明σ是R2的一个线性变换,设y=y1α1+y2α2∈R2,
因为x+y=(x1+y1)α1+(x2+y2)α2,
σ(x+y)=(x1+y1)β1+(x2+y2)β2
=(x1β1+x2β2)+(y1β1+y2β2)
=σ(x)+σ(y),
设k∈R,那么
σ(kx)=kx1β1+kx2β2
=k(x1β1+x2β2)
=kσ(x),
所以σ是R2的一个线性变换,且满足σ(αi)=βi(i=1,2).
如果τ是R2的另一个线性变换,且满足r(αi)=βi(i=1,2),
因为α1,α2为R2的一组基,所以对于任意的x∈R2,有x=x1α1+x2α2,对某个x1,x2∈R成立
σ(x)=x1σ(α1)+x2σ(α2)=x1β1+x2β2
=x1τ(α1)+x2τ(α2)=τ(x)
故σ=τ.
又由于α=(3,4)T=3α1-2α2,σ(α)=3β1-2β2=(4,1)T.
【答案解析】