Lewati ke konten utama

Bagian 20.2 Subruang

Sebagaimana grup memiliki subgrup dan gelanggang memiliki subgelanggang, ruang vektor juga memiliki substruktur. Misalkan \(V\) adalah ruang vektor atas suatu lapangan \(F\) dan \(W\) suatu himpunan bagian dari \(V\text{.}\) Maka \(W\) merupakan subruang dari \(V\) jika tertutup terhadap penjumlahan vektor dan perkalian skalar; yaitu, jika \(u, v \in W\) dan \(\alpha \in F\text{,}\) maka \(u + v\) dan \(\alpha v\) selalu berada dalam \(W\text{.}\)

Contoh 20.2.1.

Misalkan \(W\) adalah subruang dari \({\mathbb R}^3\) yang didefinisikan oleh \(W = \{ (x_1, 2 x_1 + x_2, x_1 - x_2) : x_1, x_2 \in {\mathbb R} \}\text{.}\) Kita menyatakan bahwa \(W\) merupakan subruang dari \({\mathbb R}^3\text{.}\) Karena
\begin{align*} \alpha (x_1, 2 x_1 + x_2, x_1 - x_2) & = (\alpha x_1, \alpha(2 x_1 + x_2), \alpha( x_1 - x_2))\\ & = (\alpha x_1, 2(\alpha x_1) + \alpha x_2, \alpha x_1 -\alpha x_2)\text{,} \end{align*}
\(W\) tertutup terhadap perkalian skalar. Untuk menunjukkan bahwa \(W\) tertutup terhadap penjumlahan vektor, misalkan \(u = (x_1, 2 x_1 + x_2, x_1 - x_2)\) dan \(v = (y_1, 2 y_1 + y_2, y_1 - y_2)\) adalah vektor-vektor dalam \(W\text{.}\) Maka
\begin{equation*} u + v = (x_1 + y_1, 2( x_1 + y_1) +( x_2 + y_2), (x_1 + y_1) - (x_2+ y_2))\text{.} \end{equation*}

Contoh 20.2.2.

Misalkan \(W\) adalah himpunan bagian polinomial dalam \(F[x]\) yang tidak memiliki suku berpangkat ganjil. Jika \(p(x)\) dan \(q(x)\) tidak memiliki suku berpangkat ganjil, maka \(p(x) + q(x)\) juga tidak memilikinya. Selain itu, \(\alpha p(x) \in W\) untuk \(\alpha \in F\) dan \(p(x) \in W\text{.}\)
Misalkan \(V\) adalah sebarang ruang vektor atas suatu lapangan \(F\) dan andaikan \(v_1, v_2, \ldots, v_n\) adalah vektor-vektor dalam \(V\) dan \(\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_n\) adalah skalar-skalar dalam \(F\text{.}\) Setiap vektor \(w\) dalam \(V\) yang berbentuk
\begin{equation*} w = \sum_{i=1}^n \alpha_i v_i = \alpha_1 v_1 + \alpha_2 v_2 + \cdots + \alpha_n v_n \end{equation*}
disebut kombinasi linear dari vektor-vektor \(v_1, v_2, \ldots, v_n\text{.}\) Himpunan perentang dari vektor-vektor \(v_1, v_2, \ldots, v_n\) adalah himpunan vektor yang diperoleh dari semua kombinasi linear yang mungkin dari \(v_1, v_2, \ldots, v_n\text{.}\) Jika \(W\) adalah himpunan perentang dari \(v_1, v_2, \ldots, v_n\text{,}\) kita mengatakan bahwa \(W\) direntang oleh \(v_1, v_2, \ldots, v_n\text{.}\)

Bukti.

Misalkan \(u\) dan \(v\) berada dalam \(S\text{.}\) Kita dapat menuliskan kedua vektor tersebut sebagai kombinasi linear dari \(v_i\text{:}\)
\begin{align*} u & = \alpha_1 v_1 + \alpha_2 v_2 + \cdots + \alpha_n v_n\\ v & = \beta_1 v_1 + \beta_2 v_2 + \cdots + \beta_n v_n\text{.} \end{align*}
Maka
\begin{equation*} u + v =( \alpha_1 + \beta_1) v_1 + (\alpha_2+ \beta_2) v_2 + \cdots + (\alpha_n + \beta_n) v_n \end{equation*}
merupakan kombinasi linear dari \(v_i\text{.}\) Untuk \(\alpha \in F\text{,}\)
\begin{equation*} \alpha u = (\alpha \alpha_1) v_1 + ( \alpha \alpha_2) v_2 + \cdots + (\alpha \alpha_n ) v_n \end{equation*}
berada dalam rentang \(S\text{.}\)