בסיס (אלגברה)
ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
בסיס הוא קבוצת וקטורים במרחב וקטורי בה אפשר להציג כל איבר במרחב כצירוף ליניארי של הקבוצה, באופן יחיד. ניתן להגדירו באופן שקול בכמה צורות:
- בסיס הוא קבוצה פורשת בלתי תלויה ליניארית.
- בסיס הוא קבוצה פורשת מינימלית, כלומר כזו שאם מסירים ממנה ולו וקטור אחד, היא כבר אינה פורשת.
- בסיס הוא קבוצה בלתי תלויה מקסימלית, כלומר כזו שאם יוסיפו לה ולו וקטור אחד היא תפסיק להיות בלתי תלויה.
מערכות צירים וקואורדינטות |
מערכות צירים נפוצות |
ראו גם |
לכל מרחב וקטורי יש בסיס, ומספר הווקטורים שבבסיס מוגדר באופן חד-משמעי, והוא נקרא ממד. לבסיסים חשיבות עקרונית באלגברה ליניארית, בכך שבסיס קובע לכל וקטור את וקטור הקואורדינטות המתאים לו. לפיכך, בחירה של בסיס מאפשרת 'לממש' עצמים מופשטים המתייחסים למרחב (כגון העתקה ליניארית) על ידי מבנים קונקרטיים (כגון מטריצה).
בסיס יכול להיות סופי, או אין-סופי. אם במרחב יש קבוצה פורשת סופית, אז הוא בעל בסיס סופי (ולכן גם ממד סופי). ההוכחה לכך שלכל מרחב וקטורי יש בסיס מסתמכת על הלמה של צורן, וממילא תוצאה זו דורשת את אקסיומת הבחירה.
בסיס שהווקטורים בו מופיעים בסדר מסוים נקרא בסיס סדור. פעמים רבות כשמתייחסים לבסיס מניחים שהוא אכן סדור בסדר שרירותי כלשהו.
במרחבים נורמיים יש משמעות להתכנסות של טור, ואז אפשר להגדיר 'בסיס טופולוגי': זוהי קבוצת איברים שאפשר להציג כל וקטור במרחב באופן יחיד כצירוף ליניארי (לאו דווקא סופי) של איבריה. בסיס טופולוגי בדרך כלל אינו בסיס במובן הרגיל (משום שהוא אינו פורש במובן הסופי), ובסיס בדרך כלל אינו מהווה בסיס טופולוגי (משום שנוצרות בו תלויות ליניאריות במובן של טורים).