Hallo,
ist V ein Vektorraum über einem Körper K, dann heißt eine Teilmenge U⊆V Untervektorraum von V, wenn
U≠∅, u+w∈U, λ⋅u∈U
für alle u,w∈U und λ∈K gilt.
Ich rechne diese Eigenschaften mal exemplarisch für c) vor. Den Rest schaffst du dann allein.
Zu zeigen ist, dass das Bild {f(x):x∈V}=:f(V) der linearen Abbildung f:V→V ein Untervekorraum von V ist.
Da der Nullvektor 0 in V ist, ist f(0)∈f(V), also f(V)≠∅. (Das war die erste der drei zu zeigenden Eigenschaften.)
Jetzt nehmen wir uns zwei Vektoren u,v aus f(V) her. (Das geht, da f(V) nicht leer ist.) Es muss x,y∈V geben mit f(x)=u und f(y)=v. Das gilt wegen der Definition von f(V). Jetzt wollen wir zeigen, dass die Summe von u und v auch wieder in f(V) liegt. Also:
u+v=f(x)+f(y)=f(x+y)∈f(V).
Dabei wurde beim zweiten Gleichheitszeichen die Linearität von f benutzt. Damit ist die zweite Eigenschaft gezeigt.
Jetzt nehmen wir uns ein λ∈K und zeigen, dass die skalare Multiplikation von λ mit u auch in f(V) liegt:
λ⋅u=λ⋅f(x)=f(λ⋅x)∈f(V).
Dabei wurde wieder die Linearität von f ausgenutzt. Somit ist auch die dritte Eigenschaft gezeigt.
Fazit: Das Bild eine linearen Abbildung V→V ist ein Untervektorraum von V.
Liebe Grüße
Heraklit
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