Suma del espacio vectorial

Sep 19 2020

La pregunta en la que estoy trabajando es la siguiente:

Suponer $U_1$ y $U_2$ ser subespacios de un espacio vectorial $V$. Muestra esa$U_1+U_2$ es igual a la intersección de todos los subespacios de $V$ que incluye $U_1 \cup U_2$.

Mi intento:

Dejar $K = \bigcap_{i = 0}V_i$ ser la intersección de todos los subespacios tal que $U_1$ $\cup$ $U_2$ $\subseteq V_i$ para todos $i$. Dejar$U = U_1+U_2 = \{x + y \in V : x \in U_1, y \in U_2\}$. Debemos demostrar que$U \subseteq K$ y $K \subseteq U$.

Dado que la intersección de cualquier subespacio da como resultado otro subespacio, sabemos que K es un subespacio. Dado que los subespacios están cerrados bajo la adición, tenemos eso para$x,y$ en $K$, $x+y\in K$. Dejando$x$ y $y$ ser elementos de $U_1 \cup U_2$, está claro que $U \subseteq K$.

El lapso de un conjunto $S$ es la intersección de todos los subespacios de un espacio vectorial $V$ que contienen $S$. Por lo tanto$K = \operatorname{span}(U_1 \cup U_2)$. Entonces elementos de$K$ se puede escribir como combinaciones lineales de $U_1 \cup U_2$. Ya que$U$ también se puede representar como combinaciones lineales de $U_1 \cup U_2$ resulta que $K \subseteq U$.

Esto se sintió un poco demasiado fácil, así que estoy pensando que me he perdido algo importante. Cualquier ayuda aquí sería genial.

Respuestas

1 Noname Sep 19 2020 at 03:47

¡Es así de simple! Suponga que tiene un subespacio$W$ de $V$ tal que $U_1\cup U_2\subseteq W$. Entonces tenemos, para cualquier$u_1\in U_1, u_2\in U_2$, $u_1+u_2\in W$ porque $W$es un subespacio. Así,$U_1+U_2\subseteq W$. Como$W$ fue arbitrario, sabemos que esta inclusión es válida para todos esos subespacios y, por lo tanto, es válida para su inclusión dándonos $U_1+U_2\subseteq \bigcap_{U_1\cup U_2\subseteq W}W$. Por otra parte,$U_1+U_2$ es en sí mismo un subespacio de $V$ conteniendo $U_1\cup U_2$ lo que da la inclusión inversa.