Mathematik I für Studierende der Geophysik/Ozeanographie ...
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Theorem Sei V ein Vektorraum. Vektorräume Austauschsätze von Steinitz (i) Wenn V eine endliche Basis besitzt, dann ist jede Basis von V endlich. (ii) Alle endlichen Basen von V haben die gleiche Anzahl von Elementen. Beweis. (i) Sei (v1, . . . , vn) eine Basis. Aus dem Austauschsatz folgt, dass jede linear unabhängige Familie höchstens n Elemente hat. (ii) Sei (w1, . . . , wr ) eine zweite Basis. Aus dem Austauschsatz folgt, wie gesagt, r ≤ n. Nach Vertauschen der Rollen der beiden Basen folgt ebenso n ≤ r. � 27 / 145
Definition (Dimension) Sei V ein Vektorraum über K. Vektorräume Dimension Die Dimension von V ist die Zahl ⎧ 0, falls V = {0} ⎪⎨ n, falls V eine endliche Basis dim V = dimK V := (v1, . . . , vn) hat ⎪⎩ ∞ sonst Bemerkung Die leere Familie ist die Basis des Nullvektorraums V = {0}. 28 / 145
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Theorem<br />
Sei V ein Vektorraum.<br />
Vektorräume Austauschsätze von Steinitz<br />
(i) Wenn V eine endliche Basis besitzt, dann ist jede Basis von V<br />
endlich.<br />
(ii) Alle endlichen Basen von V haben die gleiche Anzahl von Elementen.<br />
Beweis.<br />
(i) Sei (v1, . . . , vn) eine Basis. Aus dem Austauschsatz folgt, dass jede<br />
linear unabhängige Familie höchstens n Elemente hat.<br />
(ii) Sei (w1, . . . , wr ) eine zweite Basis. Aus dem Austauschsatz folgt, wie<br />
gesagt, r ≤ n. Nach Vertauschen <strong>der</strong> Rollen <strong>der</strong> beiden Basen folgt<br />
ebenso n ≤ r.<br />
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