משפט הממדים

מִשְׁפַּט הַמְּמַדִּים (או משפט המימד הראשון, בשפות אחרות ידוע בשם זהות גראסמן או נוסחת גראסמן, על-שם הרמן גראסמן) הוא משפט באלגברה ליניארית האומר כי סכום הממדים של שני מרחבים וקטוריים פחות ממד החיתוך שלהם שווה לממד הסכום שלהם. בצורה פורמלית:
.

 הוכחה 

יהיו  ו- תת-מרחבים של , שהוא מרחב וקטורי נוצר סופית.

נניח כי  וניקח בסיס לחיתוך  (ההוכחה עובדת גם עבור )

נשלים אותו בשתי דרכים:
 לבסיס של : 
 לבסיס של : 

כעת נשאר להוכיח: , ולשם כך מספיק להראות כי הקבוצה  היא בסיס ל-. ניזכר כי זה אומר שווקטורי הקבוצה פורשים את המרחב וגם בלתי תלויים ליניארית (בת"ל):

פרישה
יהי , קיימים  ו- כך ש  הקבוצה  היא בסיס ל-U לכן קיימים סקלרים  כך שמתקיים

באופן דומה, עבור W,

מכאן שמתקיים

ולכן הקבוצה פורשת.

תלות ליניארית
יהיו  סקלרים כך ש:

כדי להוכיח את הטענה, יש להראות שהשוויון מתקיים רק אם כל הסקלרים שווים לאפס. בעזרת העברת אגפים, מתקבל השוויון:

קיבלנו וקטור ב (כי באגף ימין קיבלנו וקטור ב- ובאגף שמאל וקטור ב-). לכן, את אגף שמאל ניתן לכתוב כצירוף ליניארי של  שהוא בסיס ל-.

קיימים  כך שמתקיים:



קיבלנו צירוף ליניארי של איברי  ולכן הם בת"ל, ובפרט עבור 

קיבלנו צירוף ליניארי של איברי  ולכן הקבוצה בת"ל.

לכן בפרט,  

מש"ל 

 ראו גם 
 משפט הממדים עבור העתקות ליניאריות
עקרון ההכלה וההפרדה

 קישורים חיצוניים 
 הוכחה, באתר ProofWiki

קטגוריה:משפטים באלגברה ליניארית