28.2: Cuatro Subespacios Fundamentales
- Page ID
- 115595
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\ket}[1]{\left| #1 \right>}\)
\(\newcommand{\bra}[1]{\left< #1 \right|}\)
\(\newcommand{\braket}[2]{\left< #1 \vphantom{#2} \right| \left. #2 \vphantom{#1} \right>}\)
\(\newcommand{\braopket}[3]{\left< #1 \vphantom{#2}\vphantom{#3} \right| #2 \vphantom{#1}\vphantom{#3} \left| #3 \vphantom{#1}\vphantom{#2} \right>}\)
\(\newcommand{\qmvec}[1]{\mathbf{\vec{#1}}}\)
\(\newcommand{\op}[1]{\hat{\mathbf{#1}}}\)
\(\newcommand{\expect}[1]{\langle #1 \rangle}\)
\(\newcommand{\dfn}[1]{\emph{\textbf{#1}}}\)
Los cuatro subespacios fundamentales
- Columnspace,\(\mathcal{C}(A)\)
- Espacio nullspace,\(\mathcal{N}(A)\)
- Espacios de filas,\(R(A)\)
- Todas las combinaciones lineales de filas
- Todas las combinaciones lineales de las columnas de\(A^\top\),\(\mathcal{C}(A^\top)\)
- Espacio nullspace de\(A^\top\),\(\mathcal{N}(A^\top)\) (el espacio nullspace izquierdo de\(A\))
¿Dónde están estos espacios para una\(m \times n\) matriz\(A\)?
- \(\mathcal{R}(A)\)está en\(R^n\)
- \(\mathcal{N}(A)\)está en\(R^n\)
- \(\mathcal{C}(A)\)está en\(R^m\)
- \(\mathcal{N}(A^\top)\)está en\(R^m\)
Cálculo de base y dimensión
Para\(\mathcal{R}(A)\)
- Si\(A\) experimenta una reducción de fila a la forma escalón de fila\(B\), entonces\(\mathcal{C}(B)\neq \mathcal{C}(A)\), pero\(\mathcal{R}(B) = \mathcal{R}(A)\) (o\(\mathcal{C}(B^\top) = \mathcal{C}(A^\top)\))
- Una base para el espacio de filas de\(A\) (o\(B\)) son las primeras\(r\) filas de\(B\)
- Así remaremos reducir\(A\) y tomar las filas de pivote y transponerlas
- La dimensión también es igual al rango\(r\)
Para\(\mathcal{N}(A)\)
- Las bases son las soluciones especiales (una por cada variable libre,\(n−r\))
- La dimensión es\(n−r\)
Para\(\mathcal{C}(A) = \mathcal{R}(A^\top)\)
- Aplicar la reducción de fila en la transposición\(A^{\top}\).
- La dimensión es el rango\(r\)
Para\(\mathcal{N}(A^\top)\)
- También se le llama espacio nullspace izquierdo, porque termina a la izquierda (como se ve a continuación)
- Aquí tenemos\(A^\top y = 0\)
- \(y^\top(A^\top)^\top = 0^\top\)
- \(y^\top A = 0^\top\)
- Esta es (nuevamente) las soluciones especiales para\(A^{\top}\) (después de la reducción de filas)
- La dimensión es\(m−r\)


