商空间 (线性代数)

✍ dations ◷ 2025-11-12 14:45:51 #线性代数,泛函分析

在线性代数中,一个向量空间关于子空间的商是将“坍塌”为零得到的向量空间。所得的空间称为商空间(quotient space),记作/(读作:模)。

正式地,此构造如下(Halmos 1974,§21-22)。设是域上的一个向量空间,且是的一个子空间。我们定义在上定义一个等价类~,如果 − ∈ 则令 ~ 。即如果其中一个加上中一个元素得到另一个,则与相关。的所在等价类通常记作

因为它由

那么商空间/定义为/~,在~下所有等价类集合。等价类上的数乘与加法定义为

不难验证这些运算是良定义的(即与代表元之选取无关)。这些运算将商空间/转化为上一个向量空间,成为零类。相对应的,商映射即定义为 ∈ 与等价类之映射

令 = R2为标准笛卡儿平面,是中过原点的一条直线。则商空间/可与中与平行的所有直线等价。这就是讲,集合/的元素是中平行于的元素。这给出了以一种几何的方式看商空间的方法。

另一个例子是R被前个标准基向量张成的子空间的商。空间R由所有实数-元组 (1,…,)组成。子空间,与R等价,由只有前元素是非零 (1,…,,0,0,…,0)的所有-元组组成。R的两个向量在模去这个子空间的同一个共轭类中当且仅当他们的后 − 个坐标相等。商空间R/ R显然地同构于R−。

更一般地,如果写成子空间与的一个(内部)直和:

则商空间/自然同构于 (Halmos 1974,Theorem 22.1)。

如果是的一个子空间,在中的余维数定义为/的维数。如果是有限维的,这就是与的维数之差(Halmos 1974,Theorem 22.2):

从到商空间/有一个自然满射,将映到它的等价类。这个满射的核(或零空间)是子空间。此关系简单地总结为短正合序列

令 : → 是一个线性算子。的核,记作ker(),是所有 ∈ 使得 = 0的集合。核是的一个子空间。线性代数第一同构定理说商空间/ker()同构于在中的像。一个直接推论,对有限维空间的秩-零化度定理:的维数等于核的维数(的零化度)加上像的维数(的秩)。

线性算子 : → 的余核定义为商空间/im()。

如果是一个巴拿赫空间而是的一个闭子空间,则商/仍是一个巴拿赫空间。上一节已经给出商空间一个向量空间结构。我们定义/上一个范数为

商空间/关于此范数是完备的,所以是一个巴拿赫空间。

令表示区间上连续实值函数的巴拿赫空间。记所有函数 ∈ 使得(0) = 0的子空间为。则某个函数的等价类由它在0点的值决定,商空间/同构于R。

如果是一个希尔伯特空间,则商空间/同构于的正交补。

局部凸空间被一个闭子空间商还是局部凸的(Dieudonné 1970,12.14.8)。事实上,假设是局部凸的所以上的拓扑由一族半范数{α|α∈}生成,这里是一个指标集。设是一个闭子空间,定义/上半范数α

则/是一个局部凸空间,上面的拓扑是商拓扑。

进一步,若是可度量化的,则 /也是;如果是弗雷歇空间,/(Dieudonné 1970,12.11.3)也是。

相关

  • 死亡丧钟死亡丧钟(英语:Death Knell)是教堂里在有人去世后敲响的三次钟中的第二次。以英国来说,它前面一个为Passing Bell(临终之钟),在临死时敲响;后面一个为Lych Bell或Corpse Bell(葬礼之
  • 计算机的可视化可视化是指用于创建图形、图像或动画,以便交流沟通讯息的任何技术和方法。在历史上包括洞穴壁画、埃及象形文字等,如今可视化有不断扩大的应用领域,如科学教育、工程、互动多媒
  • 巴比妥巴比妥(Barbital),商品名为佛罗拿(Veronal),又叫做巴比通(barbitone),是第一个商品化的巴比妥类药物。1903年至20世纪50年代中叶,巴比妥被用作安眠药。巴比妥的化学名为二乙基丙二酰脲
  • 八卦八卦是《易经》的基本概念,可代表一切自然现象的动静状态,每个卦由三个爻组成。“卦”有“悬挂”的意思,也代表将各种现象以八种卦之一,一一标示竖立起来以便于观察。例如将"天"
  • 亚历山大灯塔坐标:31°12′50.15″N 29°53′08.38″E / 31.2139306°N 29.8856611°E / 31.2139306; 29.8856611亚历山大灯塔(阿拉伯语:منارة الإسكندرية‎;古希腊语:ὁ Φά
  • 皇太子储君,君主的法定继承人。根据君主的不同称谓又称皇储、王储或大公储。储君在君主逝世、禅位、逊位后,成为继任君主。是世袭君主制重要的组成部分。在现存的君主制国家中,通常由
  • 三苯甲基自由基三苯甲基自由基(化学式:(C6H5)3C·)是有机化学家所观测到的第一个自由基。由于苯基体积较大,三苯甲基自由基中的三个苯基不可能与中间的碳原子共平面,而是排成螺旋桨式。由于三个
  • 德意志非洲军第二次世界大战德国非洲军团(德语:Deutsches Afrikakorps 听 帮助·信息)是二次大战北非战场中控制利比亚和埃及的德国装甲部队,编制为军。由于附属于军的部队有轻微变动,所以这
  • 辐射性放射性或辐射性是指某元素的放射性同位素从不稳定的原子核自发地放出射线(如α射线、β射线、γ射线等)而衰变形成另一种同位素(衰变产物),这种现象称为放射性。衰变时放出的能量
  • 阿拉莫戈多市阿拉莫戈多(英语:Alamogordo)是美国新墨西哥州奥特罗县县治。2010年人口普查结果阿拉莫戈多人口为3万人。阿拉莫戈多以美国进行三位一体核试验的白沙导弹靶场而知名。