בסיס הוא קבוצה של וקטורים במרחב כך שכל איבר במרחב ניתן לייצוג כצירוף ליניארי ייחודי שלהם. צירוף ליניארי הוא חיבור של וקטורים כשהם מוכפלים במספרים (סקלרים). מספר הווקטורים בבסיס נקרא ממד. לכל מרחב וקטורי יש בסיס, והממד מוגדר חד-משמעית.
בסיסים יכולים להיות סופיים או אינסופיים. אם יש במרחב קבוצה פורשת סופית (קבוצה שדרכה אפשר לבטא כל וקטור כצירוף סופי), אז יש לו בסיס סופי ויש לו ממד סופי. ההוכחה שקיימת לכל מרחב בסיס מסתמכת על למה של צורן (Zorn), וכדי להשתמש בה נדרשת אקסיומת הבחירה.
קיימים כמה משפטים חשובים על בסיסים. השימוש בלמת ההחלפה של שטייניץ מראה שקבוצה בלתי‑תלוית מקסימלית וקבוצה פורשת מינימלית קשורות בגודלן. מכאן נובע שכל שתי קבוצות בלתי‑תלויות מקסימליות במרחב הן מאותו גודל, וזה מוביל להגדרת הממד.
עוד תכונות חשובות: כל קבוצה בלתי‑תלוית אפשר להשלים לבסיס. כל קבוצה פורשת סופית אפשר לצמצם עד לקבלת בסיס. אלה הן דרכים מעשיות לבנות בסיסים.
במרחבים נורמיים (עם מושג התכנסות של טורים, כלומר סכמות אינסופיות שמתקיימות), אפשר להגדיר "בסיס טופולוגי" שבו כל וקטור מיוצג באופן ייחודי כסכום אינסופי (טור) של איברי הבסיס. בסיס טופולוגי לא תמיד מתאים להגדרה האלגברית הרגילה, ולהפך.
פונקציה חשובה של בסיס היא בעבודה עם מערכות משוואות ליניאריות. העמודות של מטריצה ריבועית מסדר n על שדה F מהוות בסיס של F^n אם ורק אם הדטרמיננטה שלה שונה מאפס. זה קשור לנוסחת קרמר ולדרגת המטריצה, ולכן הדטרמיננטה היא כלי חישובי להתאמה אם קבוצה של וקטורים היא בסיס.
יש מרחבים שבהם מבנה פשוט מאפשר לבנות בסיס נוח וברור, הנקרא בסיס סטנדרטי.
בסיס הוא קבוצה של וקטורים שמאפשרת לבטא כל וקטור במרחב בדרך אחת בלבד. וקטור הוא כמו חץ עם כיוון ואורך. צירוף ליניארי זה חיבור של וקטורים אחרי שמכפילים אותם במספרים.
הממד הוא מספר הווקטורים בבסיס. אם יש מספר סופי של וקטורים שמפרישים את המרחב, אז הממד סופי.
למרחב תמיד קיים בסיס, אבל ההוכחה לכך משתמשת בכללים מתקדמים שנקראים למה של צורן ואקסיומת הבחירה.
כל קבוצת וקטורים שלא תלויה זו בזו אפשר להשלים לבסיס. לחלופין, אם יש קבוצה שמפרישה אפשר להפחית ממנה איברים עד לקבלת בסיס.
במרחבים עם חשיבות להתכנסות אפשר לדבר על בסיס טופולוגי. שם מייצגים וקטורים כסכום אינסופי של איברי הבסיס, וזה שונה מבסיס רגיל.
הבסיס עוזר לפתור מערכות משוואות. בעזרת מטריצה ריבועית, העמודות שלה מהוות בסיס של כל המרחב אם הדטרמיננטה שלה לא שווה לאפס. דטרמיננטה הוא מספר שמראה אם אפשר להפוך את המטריצה.
תגובות גולשים