理科教学楼,阶梯教室。
刘若传教授双手撑在讲台上,面带笑容的看着座位上那些CPU已经被干冒烟的学生们。
说实话,他出这道题,就没想让这群刚入学的大一新生做出来。
“我拿考研究生的题来试试你们的水平,不过分吧……”
刘教授心里也有点痒痒。
元培学院嘛,万一真有哪个怪胎能做出来呢?他作为数院副院长拐几个好苗子,没问题吧……
看着台下没一个人有思路,一个个眉头紧锁的样子。
刘教授笑了笑,决定再拱一把火。
教书嘛,图的就是一个开心……
“这道题呢,其实并不超纲。”
“只要你们认真听讲了,把我这节课讲的子空间交与和的概念吃透了,那肯定能做出来的。”
“所以,对于你们这种勇于挑战的学习态度,我是表示鼓励”
“谁要是能上来把它解了,这门课后面的平时分,我直接算你们满分!”
台下的天之骄子们脑袋嗡嗡作响。
“吃透了就能做出来?刘教授您是不是在玩我们呢?”
“平时分给满?这饼画得也太硬了吧,根本啃不动啊!”
可就在刘教授刚说完的时候,第一排一个身影就站了起来。
坐在旁边的刘强和陈楠直接愣住了,下巴微张。
404数学第一人王浩,也错愕的抬起了头。
李东说道。
“刘老师,我想试试。”
他倒不是想装逼,主要是,他志在物理,要是以后物理和数学撞车,那他说不定数学的平时分就拿不满了。
刘教授也没看清什么东西一下子就在他眼皮底下站了起来,微微一滞。
他对李东是有一点印象的,知道他姓李。
倒不是因为李东是川渝的理科状元。
毕竟在元培,一块砖头砸下去能砸出三个状元。
而是因为这个学生刚开学的第二天,就找辅导员请了假,说是去浙大推进一个生物学的课题。
刚上大一就能跨省去独立推进科研课题,这学生的能力很强……。
所有他也有一丝期待。
“好,那你上来试试吧。”
李东走上讲台,想也没想直接在黑板上写了起来。
他知道这道题的陷阱在哪。
很多人看到这题,第一反应是对 V1和 V2分别进行扩基,但这会导致后面构造出的 W无法同时满足两个直和条件。
真正的切入点,在于先处理它们的交空间。
第一步:处理交集与扩基。
李东写下核心思路:先取 V1∩ V2的一组基,然后利用“子空间扩基定理”,将其分别扩充为 V1的基和 V2的基。
刘教授站在一旁,暗暗点头。
“基本功很扎实,直觉好敏锐,第一步就避开了最大的陷阱。”
第二步:证明线性无关。
这是整道题最难啃的骨头。
李东没有陷入繁琐的死算,而是直指本质:他设出 b组和 c组向量的线性组合等于0的方程,巧妙地一移项:等式左边全属于 V1,右边全属于 V2,那它们自然都属于交集 V1∩ V2。
接着代入第一步的交集基底,利用已知基向量的线性无关性,三两步就反推出所有的组合系数必须全为0。
干净利落地证明了 b组和 c组向量合并后,依然线性无关!
第三步:构造补空间 W。
既然前面的β组和γ组向量合并后依然线性无关,那就再用一次扩基定理,把它们连同交空间的基一起,扩充为整个空间 V的一组基!
李东在黑板上圈出了β组和γ组的向量,再给每一对β_i和γ_i都加上了加号,圈出扩基时最后补充的那组全新η向量。
“令这组β_i+γ_i的组合向量,和新增的η向量,共同生成的子空间为 W。”
随后,就是几行简明的维度计算。
无论是 V1还是 V2,它们的维数加上 W的维数,刚好都等于总维数 n,且与 W的交集均为零空间。
故 V = V1⊕ W = V2⊕ W。
满足条件的子空间 W存在,证毕!
“叮铃铃。”
几乎就在李东落下最后一个字的同时,下课铃声响起了。
刘若传教授站在原地,仔细的看了一遍黑板上的证明过程,然后转头看向李东。
“很不错。”
这三个字,对于一个本科新生来说,是莫大的肯定。
此时,台下的那些顶级学霸们都看来傻眼了。
黑板上的证明,哪怕有些超前的概念他们还没完全学过,但凭借着变态的逻辑推导能力,他们已经看出了门道。
王浩坐在座位上,看着黑板,最终无的叹了口气……
李东听到下课铃声,随手放下了粉笔。
“李东,你确实理解得很透彻。”
刘教授笑着问道。
“那你觉得,这道题的难点在哪呢?”
刘教授的本意,是想借李东的口把题目的陷阱说出来,给台下那些还没完全转过弯的学生理一理思路。
然而,李东却摇了摇头,非常诚恳的说。“这题……没啥难点。”
刘教授一愣。
“诶?”台下的同学们也是齐刷刷翻了个白眼。
好家伙,你这是不装了,摊牌了是吧?
李东是真没觉得这题难,不过为了回应刘教授,他想了想,补充了一句。
“刚才这题,确实不难。”
“但如果题目再稍微深入一点,问上述满足条件的子空间 W是否唯一?这个的话……可能稍微有点意思吧。”
刘教授一听,作为学术大牛,他瞬间就明白了李东的意思。
他饶有兴致的反问:“那你觉得呢?唯一吗?”
台下的学生们也顺着李东的思路开始想了起来。
王浩在心里飞速盘算了一下,小声嘀咕道。
“通过扩基构造出来的,应该是唯一的吧……”
其他几个能跟上李东思路的学生,也是同样的想法。
李东摇了摇头:“不是唯一的。”
下面那些觉得唯一的同学顿时一头雾水。
李东随手拿起粉笔,在黑板的空白处,几笔就写出了一个反例:取 V =二维实向量空间,V1 = L((1,0)),V2 = L((0,1))。则 W1 = L((1,1))、W2 = L((1,2))均满足直和条件,直接推翻唯一性!
刘教授眼中满是赞赏。
“嗯,可以的。”然后自言自语道。
“下节课给其他班上课的时候,就把这个第二问加上去……”
其他班的同学:???你礼貌吗?
“好,大家下课吧。”刘教授拍了拍手上的粉笔灰。
“黑板上的证明过程,大家下来有时间好好看一下,想想思路到底是怎么一回事。”
随后他转头看向李东。“同学,你全名叫什么?”
“我叫李东。”
刘教授笑着点了点头。
“李东是吧,大二分流的时候,可以重点考虑一下咱们数学科学学院的方向,到时候可以跟着我做课题呀。”
“谢谢刘老师,我会考虑的。”李东礼貌的表示感谢,然后急匆匆的走下讲台。
路过第一排时,他冲着同寝室的三个室友说道。
“我先回去了啊,你们不用给我带饭了!”
李东慌着回去整理数据写论文。
虽然农园食堂的饭菜挺好吃的,但这个时候去挤食堂太浪费时间了。
他打算直接去35栋地下随便买点吃的对付一口就好了。
元培的35栋基础设超级好,不仅有简餐和咖啡,连健身馆、地下室、会议厅都一应俱全。
直到李东消失在教室门口,陈楠和刘强才从黑板上的反例中回过神来。
两人同时转过头,眼神复杂的看着王浩。
“耗子……”
“我记得东哥开学的时候跟我们说,他最喜欢的是物理,对吧?”
王浩生无可恋的看着天花板。
“嗯……”