Линейная зависимость и независимость
Система \(v_1,\ldots,v_k\) называется линейно зависимой, если существуют скаляры \(\alpha_1,\ldots,\alpha_k\), не все равные нулю, такие что
\[\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k=0.\]
Если из этого равенства обязательно следует \(\alpha_1=\cdots=\alpha_k=0\), система линейно независима. Для конечной системы зависимость эквивалентна тому, что один из векторов можно выразить линейной комбинацией остальных.1
Базис и размерность
Система \(E=(e_1,\ldots,e_n)\) является базисом пространства \(V\), если она линейно независима и её линейная оболочка совпадает с \(V\). Поэтому базис содержит ровно столько независимых направлений, сколько необходимо для описания любого вектора пространства.1
В конечномерном пространстве любые два базиса содержат одинаковое число векторов. Это число называется размерностью пространства и обозначается \(\dim V\). Например, \(\dim \mathbb R^3=3\), а пространство многочленов степени не выше \(m\) имеет размерность \(m+1\).1
Координаты вектора
Пусть \(E=(e_1,\ldots,e_n)\) — базис. Тогда для каждого \(v\in V\) существует единственное разложение
\[v=x^1e_1+\cdots+x^ne_n.\]
Столбец \(X=(x^1,\ldots,x^n)^T\) называется столбцом координат \(v\) в базисе \(E\). Единственность координат следует из линейной независимости базисных векторов: два разных набора коэффициентов дали бы нетривиальную линейную зависимость.1