(b)设a∈V∩V,则因a∈V1,持Aa=0,由a∈V2,持Aa=a.于是a=0,即vnv2=0. 因此Kn=V1⊕V 11.设K"=V⊕V,其中V1,V为K的两个非平凡的子空间 证明:斐定存在唯斐的幂等矩阵(即42=A的矩阵A∈Mn(K),使 V1={X∈Kn|AX=0},v={X∈K"|AX=X} 察明:取Ⅵ的斐个基a1,……,ar以及v的斐个基ar+1,…,an.则a1,…,an是K"的基定义 Kn上的线性变换为 a2,r+1≤i≤ 把线性变换在K的自然基下的矩阵记为A.由的定义可得2=,相应地持A2=A 对任意的X∈K,持X=∑a2a则 AX=9 因此 1X=04∑aa1=0a=0+1≤i≤n台X∈v AX=X台∑aa1=∑aa1a=0M1≤i≤r台X∈V 所以A是满足条件的幂等矩阵 再证唯斐性:如果B∈Mn(K),使得 BX=XwX∈V, 则因Kn=V⊕V,可得 BX vX∈Kn 所以A-B=0,从而A=B 12.设A∈Mn(K),E为n阶单位方阵.波 V1={X∈K"|(A-E)X=0},v={X∈K"|(4+E)X=0} 证明:Kn=Ⅵ⊕V2←→A2 察明:(→)K=V1V→n=dim+dimV→n=(n-rank(A-E)+(n-rank(A+ E)→n=rak(A-E)+rank(A+E)=A2=E(习题48.12) (←)对任意的a∈Kn 因为 -E)|(A+Ea=(A2-E) 所以(4+Ea∈Ⅵ.又因 所以-(4-E∈V 因此Kn=V1+V
(b) α ∈ V1 ∩ V2, J! α ∈ V1, G Aα = 0, N α ∈ V2, G Aα = α. < α = 0, V1 ∩ V2 = 0. !O Kn = V1 ⊕ V2. 11. Kn = V1 ⊕ V2, < V1, V2 " Kn 7fnxpq. ST: H1k,HRV]^ ( A2 = A ]^) A ∈ Mn(K), ' V1 = {X ∈ Kn | AX = 0}, V2 = {X ∈ Kn | AX = X}. : z V1 Hfz α1, · · · , αr $h V2 Hfz αr+1, · · · , αn. J α1, · · · , αn Kn z. M Kn yt&=J A ": A(αi) = ( 0, 1 6 i 6 r αi , r + 1 6 i 6 n Nt&=J A k Kn gz]^" A. N A M>P A 2 = A, e,mG A2 = A. X ∈ Kn, G X = Pn i=1 aiαi . J AX = A ÃXn i=1 aiαi ! = Xn i=1 aiA(αi) = Xn i=r+1 aiαi . !O AX = 0 ⇐⇒ Xn i=r+1 aiαi = 0 ⇐⇒ ai = 0∀r + 1 6 i 6 n ⇐⇒ X ∈ V1, AX = X ⇐⇒ Xn i=r+1 aiαi = Xn i=1 aiαi ⇐⇒ ai = 0∀1 6 i 6 r ⇐⇒ X ∈ V2. #$ A -.12RV]^. S,H&: B ∈ Mn(K), 'P BX = 0 ∀X ∈ V1, BX = X ∀X ∈ V2, J! Kn = V1 ⊕ V2, >P (A − B)X = 0, ∀X ∈ Kn . #$ A − B = 0, C% A = B. 12. A ∈ Mn(K), E " n y/@^. I V1 = {X ∈ Kn | (A − E)X = 0}, V2 = {X ∈ Kn | (A + E)X = 0}. ST: Kn = V1 ⊕ V2 ⇐⇒ A2 = E. : (⇒) Kn = V1 ⊕ V2 =⇒ n = dim V1 + dim V2 =⇒ n = (n − rank(A − E)) + (n − rank(A + E)) =⇒ n = rank(A − E) + rank(A + E) =⇒ A2 = E (`a 4–8.12). (⇐) α ∈ Kn, α = 1 2 (A + E)α − 1 2 (A − E)α. !" (A − E) · 1 2 (A + E)α ¸ = 1 2 (A 2 − E)α = 0, #$ 1 2 (A + E)α ∈ V1. Q! (A + E) · − 1 2 (A − E)α ¸ = − 1 2 (A 2 − E)α = 0, #$ − 1 2 (A − E)α ∈ V2. !O Kn = V1 + V2. · 6 ·