連立方程式 Ax = b が解をもつかどうかは、なぜ「b が A の列の一次結合で作れるか」という問いになるのでしょうか。
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列空間 C(A)C(A)C(A) と Ax=bAx = bAx=b の可解性
列のすべての一次結合としての C(A)C(A)C(A)
列空間を AAA の列のすべての一次結合として定義し、m×nm \times nm×n 行列ではそれが Rm\mathbb{R}^mRm の部分空間になることを、4×34 \times 34×3 の例を使って書き留めましょう。
Ax=bAx = bAx=b が解をもつのはちょうど bbb が C(A)C(A)C(A) に入っているとき
この判定条件を書き、AxAxAx が xxx の成分で重み付けした列の和であることを確かめて、b=(1,2,3,4)b = (1,2,3,4)b=(1,2,3,4) と b=(1,1,1,1)b = (1,1,1,1)b=(1,1,1,1) について解まで求めましょう。
従属な列とピボット列
3列目 (2,3,4,5)(2,3,4,5)(2,3,4,5) が最初の2つの列の和に等しいことを示し、C(A)C(A)C(A) が、一次独立なピボット列で決まる R4\mathbb{R}^4R4 の2次元の部分空間であることを書き留めましょう。