问答题
设{x1,x2,…,xn}为内积空间X由非零元组成的正交集。求证:若与每一xi均正交的元仅有X中的零元,则x1,x2,…,xn为X的代数基。
【正确答案】设k1x1+k2x2+…+knxn=0。两端与xi作内积得
ki<xi,xi>=0
但由于xi≠0,故有<xi,xi>≠0。从而ki=0。这就证明了x1,x2,…,xn为线性无关的。
设x为X中任意元,y=c1x1+…+cnxn,其中Ci由下式给出:
ci<xi,xi>=<x,xi>, 1≤i≤n
由于对于i≠j有<xi,xj>=0,故有
<y,xj>=cj<xj,xj>=<x,xj>
因此<x-y,xi>=0。这对任意的1≤j≤n均成立。所以必有x-y=0,即
x=y∈span{x1,x2,…,xn}
【答案解析】