Serlo: EN: Vector space: properties

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In this chapter we will consider some properties of vector spaces which can be derived directly from the definition of a vector space. So every vector space must satisfy these properties, no matter how abstract or high-dimensional.

Overview

In this section we use again the operation symbols "⊞" and "⊡" to distinguish the vector addition and the scalar multiplication with the field addition "+" and the field multiplication "⋅".

We want to derive simple properties and rules from the eight axioms of the vector space. Since we have demanded in the axioms only the existence of the zero vector and the additive inverse, the following questions arise first: Is the zero vector unique or are there several zero vectors? Is the inverse element of addition unique or can there be more than one? The answer to both questions is:

  • In every vector space there is exactly one zero vector 0V∈V. So nope, there cannot be more than one zero vector in a vector space.
  • The inverse with respect to addition is unique. So for every vector v∈V there is exactly one other vector w∈V with v+w=0.

Further statements that we will prove in the following are:

  • For every v∈V we have that: 0K⊡v=0V.
  • For every ρ∈K we have that: ρ⊡0V=0V.
  • From ρ⊡v=0V it follows that ρ=0K or v=0V.
  • For all ρ∈K and all v∈V we have that: (−ρ)⊡v=−(ρ⊡v)=ρ⊡(−v).

In the following, we denote by V a vector space over a field K.

Uniqueness of the zero vector

Datei:Nullvektor im Vektorraum ist eindeutig.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Inverses are unique

Datei:Additives Inverse ist eindeutig.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hinweis

Scaling by zero results in the zero vector Vorlage:Anker

Datei:Nullskalierung ergibt den Nullvektor.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Frage

Scaling the zero vector again gives the zero vector

Datei:Skalierung Nullvektor.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Scalar multiplication leaves no zero divisors

Datei:Nullteilerfreiheit der skalaren Multiplikation.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Scaling by a negative scalar

Datei:Skalierung eines Vektors mit einem negativen Skalar.webm

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hinweis

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