מרחב וקטורי (או מרחב לינארי)
מרחב וקטורי V מעל שדה K הוא קבוצה לא ריקה של איברים הנקראים וקטורים, שבה מוגדרת פעולת החיבור המתאימה לכל שני וקטורים u, v השייכים ל- V וקטור u + vגם שייך ל-V .
וכן מוגדרת פעולת הכפל בין איבר u ב- V לבין איבר k ששיך ל-K וקטור ku גם שייך ל- V
כמו כן צריך להתקיים כל התכונות הבאות עבור u,v,w ששיכים ל-V ןלכל a,b השיכים ל-K:
א) u+v = v+u ב) (u + v) +w = u + (v + w) ג) קיים ב- V וקטור אפס שיסומן 0 כזה ש- u + 0 = u, והוא הוקטור היחיד בעל תכונה זו. ד) קיים ב- V איבר יחיד שיסומן ב- -u , הוקטור הנגדי ל- u , כך ש- u + (-u) = 0 ה) a*1 = a כש- 1 הוא איבר היחידה של השדה K ו) (a b)u = a(b u) ז) a(u + v) = au + av ח (a +b)u = au + bu
התכונות הנ"ל נחלקות באופן טבעי לשתי קבוצות.
ארבע הראשונות עוסקות במבנה החיבורי בלבד של V וניתן לסכמן באמירה ש- V היא חבורה קומוטטיבית תחת חיבור.
מכאן נובע ש-
1)כל סכום של וקטורים מהצורה: v1 + v2 + ... +vm אינו מצריך סוגריים ואינו תלוי בסדר המחוברים
2) וקטור האפס 0 הוא יחיד
3) הנגדי -u של u הוא יחיד,
4) חוק הצמצום בחיבור מתקיים, כלומר לכל שלושה וקטוריים u, v, w ב- V :
u + w = v +w גורר u = v
5)חיסור מוגדר ע"י u - v = u + ( -v)
מאידך ארבע התכונות הנותרות עוסקות ב"פעולת" השדה K על V.
מתכונות אלו אנו מביאים את המסקנות הנובעות ישירות מהגדרת מרחב וקטורי:
1) עבור 0 ב- V ולכל סקלר k ב- K, k0 = 0.
2) עבור 0 ב- K ולכל וקטור u ב- V 0u = 0
3) אם ku = 0 כש- k ב- K ו- u ב- V אזי k = 0 או u = 0
4) לכל k ב- K ולכל u ב- V (-k)u = k(-u) = -ku
הוכיחו מסקנות אלו בעזרת התכונות שלמעלה!