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線性相關函式


如果對於某些不全為零的 c_1, c_2, ..., c_n in Rn 個函式 f_1(x), f_2(x), ..., f_n(x) 是線性相關的,

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

對於某個區間 I 內的所有 x 都成立。如果這些函式不是線性相關的,則稱它們是線性無關的。現在,如果函式在 C^(n-1) (具有 n-1 階連續導數的函式空間)中,我們可以對 (1) 求導至多 n-1 次。因此,線性相關性也要求

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

其中求和是對 i=1, ..., n 進行的。當且僅當 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 傳統上被稱為 朗斯基行列式,並記為 W(f_1,f_2,...,f_n)

如果在區間 I 中的任何值 c朗斯基行列式 !=0,那麼 (2) 的唯一可能解是 c_i=0 (i=1, ..., n),且這些函式是線性無關的。另一方面,如果 W=0 在某個範圍內成立,那麼這些函式在該範圍內的某個地方是線性相關的。這等價於陳述:如果由下式定義的向量 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)

對於至少一個 c in I 是線性無關的,那麼函式 f_iI 中是線性無關的。


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參考文獻

Sansone, G. "線性無關函式。" §1.2 in 正交函式,修訂英文版 New York: Dover, pp. 2-3, 1991.

在 上被引用

線性相關函式

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "線性相關函式。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/LinearlyDependentFunctions.html

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