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线性相关函数


如果对于某些不全为零的 c_1, c_2, ..., c_n in Rn 个函数 f_1(x), f_2(x), ..., f_n(x) 是线性相关的,

 sum_(i=1)^nc_if_i(x)=0
(1)

对于某个区间 I 内的所有 x 都成立。如果这些函数不是线性相关的,则称它们是线性无关的。现在,如果函数在 C^(n-1) (具有 n-1 阶连续导数的函数空间)中,我们可以对 (1) 求导至多 n-1 次。因此,线性相关性也要求

c_if_i^'=0
(2)
c_if_i^('')=0
(3)
c_if_i^((n-1))=0,
(4)

其中求和是对 i=1, ..., n 进行的。当且仅当 行列式

 |f_1 f_2 ... f_n; f_1^' f_2^' ... f_n^'; | | ... |; f_1^((n-1)) f_2^((n-1)) ... f_n^((n-1))|=0,
(5)

其中 行列式 传统上被称为 朗斯基行列式,并记为 W(f_1,f_2,...,f_n)

如果在区间 I 中的任何值 c朗斯基行列式 !=0,那么 (2) 的唯一可能解是 c_i=0 (i=1, ..., n),且这些函数是线性无关的。另一方面,如果 W=0 在某个范围内成立,那么这些函数在该范围内的某个地方是线性相关的。这等价于陈述:如果由下式定义的向量 V[f_1(c)], ..., V[f_n(c)]

 V[f_i(x)]=[f_i(x); f_i^'(x); f_i^('')(x); |; f_i^((n-1))(x)]
(6)

对于至少一个 c in I 是线性无关的,那么函数 f_iI 中是线性无关的。


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参考文献

Sansone, G. "线性无关函数。" §1.2 in 正交函数,修订英文版 New York: Dover, pp. 2-3, 1991.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

线性相关函数

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "线性相关函数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/LinearlyDependentFunctions.html

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