【学习笔记】线性基求交

纯粹闲的没事瞎搞的,但是感觉做法很神奇就记录一下

给定两个基,对应的线性空间 V 1 V_1 V1​, V 2 V_2 V2​,求 V 1 ∩ V 2 V_1\cap V_2 V1​∩V2​的基。

引理:若 V 1 V_1 V1​, V 2 V_2 V2​是线性空间, B 1 B_1 B1​, B 2 B_2 B2​是它们的基,令 W = B 2 ∩ V 1 W=B_2\cap V_1 W=B2​∩V1​,若 B 1 ∪ ( B 2 ∖ W ) B_1\cup (B_2\setminus W) B1​∪(B2​∖W)线性无关,则 W W W是 V 1 ∩ V 2 V_1\cap V_2 V1​∩V2​的一组基。

证明:
1.1 1.1 1.1 若 x ∈ span(W) x\in \text{span(W)} x∈span(W),则 x ∈ V 1 ∩ V 2 x\in V_1\cap V_2 x∈V1​∩V2​,这很显然。
1.2 1.2 1.2 若 x ∈ V 1 ∩ V 2 x\in V_1\cap V2 x∈V1​∩V2,则 x ∈ span(W) x\in \text{span(W)} x∈span(W)。考虑分别取出 x x x在 B 1 B_1 B1​, B 2 B_2 B2​下的基表示,如果 x x x在 B 2 B_2 B2​为基的表示下存在 B 2 ∖ W B_2\setminus W B2​∖W,那么 B 1 B_1 B1​和 B 2 ∖ W B_2\setminus W B2​∖W就线性相关了,与条件矛盾。

做法:考虑一开始 B 2 B_2 B2​为空,每次往 B 2 B_2 B2​中加入一个基底 x x x,如果 x ∈ V 1 x\in V_1 x∈V1​,那么应该在 W W W中插入 x x x,此时 B 2 ∖ W B_2\setminus W B2​∖W不变。如果 x ∉ V 1 x\notin V_1 x∈/V1​,那么应该在 B 2 ∖ W B_2\setminus W B2​∖W中插入 x x x,假设此时线性相关了,那么我们取出 x x x在 B 1 ∪ ( B 2 ∖ W ) B_1\cup (B_2\setminus W) B1​∪(B2​∖W)下的基表示,取 x ′ x' x′为 B 1 B_1 B1​部分的基即可,因为此时满足 x ′ ∈ V 1 x'\in V_1 x′∈V1​。

复杂度 O ( d 2 ) O(d^2) O(d2)。

posted @ 2023-02-16 16:50  仰望星空的蚂蚁  阅读(96)  评论(0)    收藏  举报  来源