第3章 线性映射

线性映射

  • 定义 3.1 从线性空间 V 1 ( F ) V 2 ( F ) 的一个映射 σ 是线性的,如果 α , β V 1 λ , μ F 都有
    σ ( λ α + μ β ) = λ σ ( α ) + μ σ ( β )

零元 0 1 一定一映射到零元 0 2 ,否则不满足线性定义

  • 映射的像与和: σ ( V 1 ) σ 1 ( 0 2 ) ,也常记作 I m σ k e r σ

  • 定理 3.1 线性映射是单射 σ 1 ( 0 2 ) = { 0 1 } 。就是说只有 0 1 可以映射到 0 2

    证明思路:
    左到右:零元 0 1 一定一映射到零元 0 2 ,加上单射,右边成立
    右到左:反证法,假设存在 σ ( α 1 ) = σ ( α 2 ) ,则 α 1 = α 2

线性映射的秩

  • 线性映射的秩: r ( σ ) = d i m σ ( V 1 )

  • r ( σ ) + d i m ( K e r σ ) = d i m ( V 1 )

    证明思路:
    σ ( V 1 ) = L ( σ ( α 1 ) , . . . , σ ( α n ) ) α 是基向量
    d i m ( K e r σ ) = k ,扩张其基向量到 V 1 的基。则 σ ( V 1 ) = L ( σ ( α k + 1 ) , . . . , σ ( α n ) ) 。证明这n-k个像线性无关即可

  • 满射 r ( σ ) = d i m ( V 2 ) ,单射 d i m ( K e r σ ) = 0

  • 定理 3.4 r ( σ ) + r ( τ ) n r ( τ σ ) m i n ( r ( σ ) , r ( τ ) ) σ L ( V 1 , V 2 ) , τ L ( V 2 , V 3 ) V i m , n , s

    证明思路:一个n维空间映射到m维空间,得到的像最多是n维

  • 定理 3.7 若 V 1 ( F ) V 2 ( F ) 分别是n和m维线性空间,则空间 L ( V 1 , V 2 ) 的维度是nm

    证明思路: L ( V 1 , V 2 ) 的元素是映射。先确定零元素的意义:任何映射 σ + σ 0 = σ 。这个映射 σ 0 一定把 V 1 中的基向量映射到 V 2 中的 0 2
    先找nm个线性无关的映射,它们线性组合为 σ 0 ,则系数都是0
    在证明所有映射都可通过上面nm个映射表示
    映射表示: σ ( α 1 ) = k 11 β 1 + . . . + k 1 m β m , . σ ( α n ) = k n 1 β 1 + . . . + k n m β m
    或者通过映射的矩阵表示证明

  • 定理 3.8 两个有限维线性空间 V 1 ( F ) V 2 ( F ) 同构(存在线性双射) 它们维数相同

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_28038207/article/details/80245619