朋美さんからの質問1
問題
a(1),....,a(k)は線形独立なベクトルで,
a=c(1)a(1)+・・・+c(k)a(k)であるとする。(c(k)は係数です。)
このとき、c(1)+c(2)+・・・+c(k)=1ならば、
a(1)−a,a(2)−a,・・・a(k)−aは線形従属であることを示せ。

解答
A(n)=a(n)−a (n=1,2,3,…k) とおくと、
 A(1)=(1−c(1))a(1)−c(2)a(2)−c(3)a(3)−・・・−c(k)a(k) ・・・(1)
 A(2)=−c(1)a(1)+(1−c(2))a(2)−c(3)a(3)−・・・−c(k)a(k) ・・・(2)
 A(3)=−c(1)a(1)−c(2)a(2)+(1−c(3))a(3)−・・・−c(k)a(k) ・・・(3)
   ・・・・・・・・・
 A(k)=−c(1)a(1)−c(2)a(2)−c(3)a(3)−・・・+(1−c(k))a(k) ・・・(k)
とおけます。
(1)を(2)〜(k) からそれぞれ引くと、
 A(2)−A(1)=a(2)−a(1) ・・・(2)'
 A(3)−A(1)=a(3)−a(1) ・・・(3)'
  ・・・・・・・・・
 A(k)−A(1)=a(k)−a(1) ・・・(k)'
(1)+(2)'×c(2)+(3)'×c(3)+・・・+(k)'×c(k) を計算すると、
 (1−c(2)−c(3)−・・・−c(k))A(1)+c(2)A(2)+c(3)A(3)+・・・+c(k)A(k)
  =(1−c(1)−c(2)−c(3)−・・・−c(k))a(1)+0+0+・・・+0
c(1)+c(2)+c(3)+・・・+c(k)=1 より、
 c(1)A(1)+c(2)A(2)+c(3)A(3)+・・・+c(k)A(k)=0
となり、c(1)〜c(k) すべてが0ということはないので、A(1), A(2), A(3), ・・・ A(k) は一次従属です。

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