Base Conjunto
1. El problema pide mostrar que el conjunto $S = \{(1,-1),(0,1)\}$ es una base para el espacio vectorial $V = \mathbb{R}^2$. Esto implica comprobar dos propiedades:
2. a. Que $S$ es un generador de $\mathbb{R}^2$.
Para demostrar que $S$ genera $\mathbb{R}^2$, debemos mostrar que cualquier vector $\mathbf{v} = (x,y) \in \mathbb{R}^2$ puede expresarse como combinación lineal de los vectores de $S$. Es decir, existen escalares $a,b \in \mathbb{R}$ tales que:
$$\mathbf{v} = a(1,-1) + b(0,1)$$
Esto significa:
$$ (x,y) = (a, -a) + (0, b) = (a, -a + b) $$
Lo que genera el sistema:
$$ x = a $$
$$ y = -a + b $$
De la primera ecuación tenemos $a = x$.
Sustituyendo en la segunda:
$$ y = -x + b \implies b = y + x $$
Por lo tanto, para todo $\mathbf{v} = (x,y)$, podemos escribir:
$$ \mathbf{v} = x (1,-1) + (y + x)(0,1) $$
Esto muestra que $S$ genera $\mathbb{R}^2$.
3. b. Que $S$ es linealmente independiente.
Para demostrar independencia lineal, consideremos la combinación lineal:
$$ a(1,-1) + b(0,1) = (0,0) $$
Esto implica:
$$ (a, -a) + (0, b) = (a, -a + b) = (0,0) $$
Por lo tanto:
$$ a = 0 $$
$$ -a + b = b = 0 $$
Entonces los únicos escalares que satisfacen esta igualdad son $a = 0$ y $b = 0$, lo que significa que los vectores de $S$ son linealmente independientes.
4. Conclusión: El conjunto $S = \{(1,-1),(0,1)\}$ genera $\mathbb{R}^2$ y es linealmente independiente, por lo tanto, $S$ es una base para $\mathbb{R}^2$.