要判断一个集合是否构成向量空间,需要满足以下条件:
集合非空 :向量空间至少包含一个向量。封闭性
对于任意两个向量 \(u\) 和 \(v\),它们的和 \(u + v\) 也在集合中。
对于任意一个向量 \(u\) 和标量 \(k\),它们的乘积 \(ku\) 也在集合中。
结合律
向量加法满足结合律,即 \((u + v) + w = u + (v + w)\)。
标量乘法也满足结合律,即 \((ku)v = k(uv)\)。
交换律
向量加法满足交换律,即 \(u + v = v + u\)。
标量乘法也满足交换律,即 \(ku = uk\)。
零元存在:
存在零向量 \(0\),使得对任意向量 \(u\),都有 \(u + 0 = u\)。
逆元存在:
对于任意非零向量 \(u\),存在向量 \(-u\),使得 \(u + (-u) = 0\)。
只有同时满足上述条件,集合才构成向量空间。