직교보충제

Orthogonal complement

선형대수학 및 기능해석의 수학적 장에서 이선형식 B가 장착된 벡터공간 V의 아공간 W의 직교보완물은 W의 모든 벡터에 직교하는 V의 모든 벡터의 설정 W이다⊥. 비공식적으로, 그것은 수직보완의 줄임말인 perp라고 불린다. 그것은 V의 하위 공간이다.

예

Let be the vector space equipped with the usual dot product (thus making it an inner product space), and let 및

then its orthogonal complement can also be defined as , being

의 모든 열 벡터가 A ~의 모든 열 벡터와 직교한다는 사실은 직접 계산을 통해 확인할 수 있다. 이 벡터들의 간격이 직교한다는 사실은 도트 제품의 이선성에 의해 뒤따른다. 마지막으로, 이러한 공간이 직교 보완물이라는 사실은 아래에 주어진 치수 관계에서 나타난다.

일반 이선형식

Let be a vector space over a field equipped with a bilinear form We define to be left-orthogonal to , and to be right-orthogonal to when )= V, 의 부분 집합 에 대해 왼쪽 직교 보조 ⊥ W이 되도록 정의하십시오.

우직교보충의 정의에 상응하는 정의가 있다. 반사적 이선형식의 경우, 서 , v)= 0 은 V ,의 에 B,)= 을 의미하며 왼쪽과 오른쪽 보완이 일치한다. 이(가) 대칭 또는 교대 형태인 경우 이 경우가 이에 해당할 것이다.

이 정의는 정류 링 위에 있는 자유 모듈의 이선형, 그리고 결합이 있는 정류 링 위에 자유 모듈을 포함하도록 확장된 단면형까지 확장된다.[1]

특성.

  • 보완물은 V 의 하위 공간이다
  • 인 경우, y Y Y⊥ Y;
  • 의 래디컬 V은(는) 모든 직교 보완물의 하위 공간이다.
  • ( ) }}}^{\bot
  • 이(가) 노후화되지 않고 V 이() 유한 차원일 경우 W +W)= 가)
  • If are subspaces of a finite-dimensional space and then

내부 제품 공간

이 과는 내적 공간 H.{H.\displaystyle}에서[2]만약⟨ x, y⟩=0으로,, 만약‖ x ‖ ≤ ‖ x+s y‖{\displaystyle)x\)\leq x.는 일이 일어나{\displaystyle\langle x,y\rangle =0,}두 벡터){\displaystyle)}및 y{이\displaystyle}직교라고 불린다 직교 보완을 고려한다+sy 의 경우 {\s.}C {\ C이(가) 내부 제품 H {\ H의 부분 집합인[3] H {\의 직교 보어는 벡터 하위 공간이다.

H중에 어느 것이 항상 폐쇄된 부분 집합{H\displaystyle}[3][증거 1]을 충족 C⊥)(개 H⁡(길이 ⁡ C))⊥{\displaystyle C^{\bot}(\operatorname{개}_{H}\left(\operatorname{스팬}C\right)\right)^{\bot}}그리고 만약 C그리고 또한 C⊥∩개 H⁡(∅{\displaystyle C\neq \varnothing}≠. 스팬 ⁡ C) and If is a vector subspace of an inner product space then

이(가) Hilbert H 의 닫힌 벡터 하위 공간인 경우[3]
where is called the orthogonal decomposition of into and and it indicates that is a complemented subspace of with complement

특성.

직교 보어는 메트릭 위상에서 항상 닫힌다. 유한차원 공간에서 그것은 벡터 공간의 모든 하위공간이 닫힌다는 사실의 한 예일 뿐이다. 무한 차원 힐버트 공간에서는 일부 서브스페이스가 닫히지 않고 모든 직교 보완물이 닫힌다. 이(가) 내부 제품 공간의 벡터 하위 공간인 경우 의 직교 보완물은 W, W의 닫힘입니다.

항상 보유하고 있는 그 밖의 유용한 속성은 다음과 같다. 을(를) Hilbert 으로 하고X {\X} Y {\ Y을(를) 선형 하위 공간으로 한다. 다음:

  • = ;
  • X인 경우 ⊥⊥ Y;
  • ={ X X;
  • ( ) ;
  • 이(가) 의 닫힌 선형 하위 공간인 경우 ) =
  • X 이(가) 의 닫힌 선형 하위 공간인 경우 = X , X

직교 보완은 전멸자에게 일반화되며, 내부 제품 공간의 하위 세트에서 갈루아 연결을 제공하며, 관련 폐쇄 연산자와 함께 스팬의 위상학적 폐쇄를 제공한다.

유한 치수

차원 , 의 유한 차원 내부 제품 공간의 경우, -차원 하위 공간의 직교보완물은( -){\ 차원이고, 이중 직교보완물은 원래 하위 공간:

If is an matrix, where and refer to the row space, column space, and null space of ((각각), 그 다음에[4]

바나흐 공간

일반적인 바나흐 공간에는 이러한 개념의 자연스러운 유사성이 있다. 이 경우 W의 직교보충을 전멸기와 유사하게 정의된 V의 이중의 하위공간으로 정의한다.

그것은 항상 V의∗ 닫힌 하위 공간이다. 이중보완 성질의 아날로그도 있다. W는⊥⊥ 이제 V의∗∗ 하위 공간(V와 동일하지 않음)이다. 그러나 반사적인 공간은 V와 V사이의∗∗ 자연 이형성 I을 가지고 있다. 이 경우 우리는 다음과 같이 한다.

이것은 한-바나흐 정리의 다소 직접적인 결과다.

적용들

특수상대성이론에서 직교보완제는 월드 라인의 한 지점에서 동시 하이퍼플레인 결정에 사용된다. 민코프스키 공간에서 사용되는 이린린 형태 form은 유사-유클리드적 사건 공간을 결정한다. 라이트콘의 기원과 모든 이벤트는 자기 직관이 있다. 시간 이벤트와 우주 이벤트가 이선 형태로 0으로 평가되면 쌍곡선 직교로 된다. 이 용어는 사이비-유클리드 평면에서 두 개의 결합형 하이퍼볼라를 사용하는 데서 유래한다: 이 하이퍼볼라의 결합 직경은 쌍곡직관이다.

참고 항목

메모들

  1. ^ If then which is closed in so assume Let where is the und 의 스칼라 필드를 침식하고 : → P by L( ) ( h, ) , which is continuous because this is true of each of its coordinates Then is closed in 은(는) 및 : → P 은(는) 연속이다. , { {\cdot \,\이(가) 첫 번째(존중적으로 두 번째) 좌표에서 이면 : H→ is a linear map (resp. an antilinear map); either way, its kernel is a vector subspace of

참조

  1. ^ 애드킨스 & 와인트라우브(1992) 페이지 359
  2. ^ 애드킨스&웨이트라우브(1992) 페이지 272
  3. ^ a b c 루딘 1991, 페이지 306~312.
  4. ^ "직교보완"

참고 문헌 목록

  • Adkins, William A.; Weintraub, Steven H. (1992), Algebra: An Approach via Module Theory, Graduate Texts in Mathematics, vol. 136, Springer-Verlag, ISBN 3-540-97839-9, Zbl 0768.00003
  • Halmos, Paul R. (1974), Finite-dimensional vector spaces, Undergraduate Texts in Mathematics, Berlin, New York: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90093-3, Zbl 0288.15002
  • Milnor, J.; Husemoller, D. (1973), Symmetric Bilinear Forms, Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete, vol. 73, Springer-Verlag, ISBN 3-540-06009-X, Zbl 0292.10016
  • Rudin, Walter (1991). Functional Analysis. International Series in Pure and Applied Mathematics. Vol. 8 (Second ed.). New York, NY: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 978-0-07-054236-5. OCLC 21163277.

외부 링크