>任意のx=λ1x1+λ2x2+・・・λnxn で表せる。
は正確には,
任意のx∈Vは x=λ1・x1+λ2・x2+・・・λn・xn の形で表せる
と書くべきですね.でも方向性は間違っていませんよ.
x1,x2,x3…xn は線形独立であることを背理法で示すため,
仮にx1,x2,x3…xn が線形従属であると仮定します.
すると,あるa1, a2, ..., anがあって,
a1・x1 +・・・+ an・xn = 0
ただし,a1, ..., an の中で少なくとも一つは0でない
が成り立ちます.
a1, ..., an の中で少なくとも一つは0でないので,このなかでakが0でないとします.
すると,a1・x1 +・・・+ an・xn = 0 から
ak・xk = (-a1)・x1 +・・・+ (-a(k-1))・x(k-1) + (-a(k+1))・x(k+1) +・・・+ (-an)・xn
なので,両辺に 1/ak をかけて
xk
= (-a1/ak)・x1 +・・・+ (-a(k-1)/ak)・x(k-1) + (-a(k+1)/ak)・x(k+1) +・・・+ (-an/ak)・xn ・・・・(*)
となります.
つまり xk は x1,..., x(k-1), x(k+1),..., xn の線型結合で表すことができました.
さて,あなたが書いたように任意のx∈Vは
x = λ1・x1 +・・・+ λk・xk +・・・+ λn・xn
の形で表すことができます.
さらに,xkは他のxiたちの線型結合で表すことができる(*)のだから
結局,xは
x = α1・x1 +・・・+ α(k-1)・x(k-1) + α(k+1)・x(k+1) +・・・+ αn・xn
の形で表すことができます(αi = λi - λk・ai/ak).
したがって { x1,..., x(k-1), x(k+1),..., xn } はVの生成系であるということに
なりますが,これは問題の仮定に反します.
よって,x1,x2,x3…xn が線形従属であるとした仮定が誤りであったので,
x1,x2,x3…xn は線形独立であるということになります.