Matemáticas: ¿Cómo pruebo la independencia / dependencia lineal de las siguientes funciones en un intervalo dado?

Siga la definición de dependencia lineal entre dos funciones.

Teorema: una condición necesaria y suficiente para que el conjunto de funciones f1 (x), f2 (x), …, fn (x) sea linealmente independiente es que

c1 f1 (x) + c2 f2 (x) +… + cn fn (x) = 0

solo cuando todos los escalares ci son cero.

Ahora considere el intervalo (-1, 0). Dado que, en este intervalo, f (x) siempre le dará un número real positivo en el rango (-1, 0) y g (x) siempre le dará el valor 0.

Desde, 0.f (x) + c. g (x) = 0 para todos los valores distintos de cero de c, entonces f (x) yg (x) no son linealmente independientes en el intervalo (-1, 0).

Un razonamiento similar es válido para el intervalo (0, 1).

Considere ahora el dominio para x como (-1/2, 1/2).

Puede ver fácilmente aquí que para todos los valores de x (no iguales a 0), en este dominio f (x) yg (x) son mayores que iguales a 0. Pero, cuando f (x)> 0, entonces g ( x) = 0. Y cuando f (x) = 0, entonces g (x)> 0. Entonces, debido al mismo razonamiento que el anterior, dos funciones también dependen linealmente aquí en (-1/2, 1/2) .

[Respondiendo mi propia pregunta. También me doy cuenta de que soy un idiota por hacer una pregunta tan tonta. Los dos no están relacionados.]

En cualquier intervalo (continuo) que no abarque tanto los números reales positivos como negativos, como [matemática] x \ in (-1,0) [/ matemática] o [matemática] x \ in (0,1) [/ matemática], las funciones [matemáticas] f (x) [/ matemáticas] y [matemáticas] g (x) [/ matemáticas] son ​​linealmente dependientes. Esto se debe a que para tales intervalos, una de las funciones es idénticamente cero (por ejemplo, [matemática] f (x) = 0 [/ matemática]). Esto significa que para la relación [math] \ alpha f (x) + \ beta g (x) = 0 [/ math], podemos elegir un valor distinto de cero de [math] \ alpha [/ math] y establecer [ math] \ beta = 0 [/ math] y la relación se cumplirá [math] \ forall x \ in (0,1) [/ math]. Dado que con cualquier relación distinta de cero [matemática] \ alfa [/ matemática] la relación se cumplió, concluimos que las funciones son linealmente dependientes en el intervalo.

Ahora consideramos el intervalo [math] x \ in (-1,1) [/ math]. Supongamos, por ejemplo, [math] \ alpha = k [/ math] y [math] \ beta = 0 [/ math]. Vemos que en el subintervalo [matemática] [0,1) [/ matemática], la relación se satisface, pero en el resto [matemática] (- 1,0) [/ matemática], la relación no se cumple . Para que la relación se satisfaga a lo largo de los intervalos que contienen cero (junto con algunas partes negativas y positivas), ambos [math] \ alpha, \ beta = 0 [/ math]. Y así, sigue la independencia lineal.

Prima:
Las funciones no son linealmente independientes en el intervalo [matemáticas] [0,0] [/ matemáticas]. Esto se debe a que para cada valor distinto de cero de [math] \ alpha, \ beta [/ math] la relación se cumple, por lo tanto, es linealmente dependiente.

Las funciones tampoco dependen linealmente del intervalo [matemático] [0,1) [/ matemático]. Esto es simplemente una extensión del primer caso.