3 votos

Presupuesto hyperplane en n dimensiones

Tome el conjunto de todos los vectores $x = (x_1, \cdots, x_n)$ que son soluciones a $p_1x_1 + \cdots + p_nx_n = I > 0$. Demostrar que este conjunto tiene $n-1$ dimensiones.

De alguna manera he logrado hacerme con atascado en la última parte de esta prueba parece. No estoy utilizando el hecho de que este conjunto es un hyperplane y que hyperplanes son de $n-1$ dimensiones del espacio en el que están.

Es fácil demostrar que $\{x_1, \cdots x_n\}$ abarca el conjunto que estamos considerando, ya que $\sum p \cdot x$ es una combinación lineal y todo eso. Sin embargo, $x_n$ puede ser expresado como una combinación lineal de $\{x_1, \cdots x_{n-1}\}$:

$$x_n = \frac{I - (p_1x_1 + \cdots p_{n-1}x_{n-1})}{p_n}$$

Así que podemos eliminar $x_n$ desde el span y el conjunto resultante todavía se extiende. Ahora queremos mostrar $\{x_1, \cdots n_{n-1}\}$ son linealmente independientes. Es decir, si $p_1x_1 + \cdots p_{n-1}x_{n-1} = 0$ todos $p_i = 0$. Si el conjunto es de expansión y linealmente independiente, entonces es una base. Puesto que se tendría $n-1$ vectores, sería de dimensión $n-1$ y nos gustaría hacer.

Así que tenga en cuenta que $p_1x_1 + \cdots + p_{n-1}x_{n-1} = I - p_nx_n$ y que $I > 0$.

Así que asumo que no es un caso donde $I - p_nx_n = 0$ y que $I - p_nx_n \neq 0$. No estoy seguro de cómo acabar con esta prueba, lo que me hace triste, porque creo que me estoy perdiendo algo obvio. Cualquier ayuda sería apreciada.

5voto

mctylr Puntos 757

Vamos a la matriz $A = \begin{bmatrix} p_1 & p_2 & \ldots & p_n \end{bmatrix}$. Deje que $\mathbf{x}^*$ ser una solución fija a $A \mathbf{x} = c$. A continuación, para cualquier vector $\mathbf{u}$ que pertenece el espacio nulo de $A$, tenemos $A \mathbf{u} = 0$ por lo tanto $\mathbf{x} = \mathbf{x}^* + \mathbf{u}$ es también una solución de (además, todas las soluciones de $\mathbf{x}$ puede ser escrita de esta manera). La dimensión del conjunto de soluciones a $A\mathbf{x} = c$ es, pues, la dimensión del espacio nulo de $A$.

Por el rango de-nulidad teorema, el rango de la matriz $A$ además de la nulidad (dimensionalidad del espacio nulo) de la matriz $A$ es igual al número de columnas de $A$:

$$ \operatorname{rango}(A) + \operatorname{nulidad}(A) = n$$

La matriz a es de rango 1 (suponiendo que no todos los $p_i$ cero) y, por tanto, la nulidad es de $n-1$.

1voto

Rex Puntos 5812

Tengo algo de ayuda externa para el final de la prueba, estaba tratando. Voy a dejar esta pregunta si por casualidad alguien lo encuentra útil.

Así que si queremos mostrar $p_1x_1 + \cdots + p_{n−1}x_{n−1} = 0 \implica p_i = 0 \quad \forall i$, a continuación, supongamos, sin pérdida de generalidad que $p_1 \neq 0$. Tenemos

$$x_1 = \left(-\frac{p_2}{p_1}\derecho) x_2 + \cdots + \left(-\frac{p_{n-1}}{p_1}\derecho)x_{n-1}$$

$$\implica x_1 + \left(\frac{p_2}{p_1}\derecho) x_2 + + \cdots + \left(\frac{p_{n-1}}{p_1}\derecho)x_{n-1} = 0 \tag1$$

A continuación, reste $p \cdot x = 0$ desde ambos lados.

$$(x_1 - p_1x_1) + \left(\frac{p_2}{p_1} x_2 - p_2 x_2\derecho) + \cdots + \left(\frac{p_{n-1}}{p_1} x_{n-1} - p_{n-1}x_{n-1} \derecho) = 0$$ $$\implica (1 - p_1)x_1 + \left(\frac{p_2}{p_1} - p_2 \derecho)x_2 + \cdots + \left(\frac{p_{n-1}}{p_1} - p_{n-1} \derecho)x_{n-1} = 0 \tag2$$

Conjunto $(1) = (2)$.

$\implica 1 - p_1 = 1 \implica p_1 = 0$

lo cual es una contradicción.

Finanhelp.com

FinanHelp es una comunidad para personas con conocimientos de economía y finanzas, o quiere aprender. Puedes hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X