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雙線性映射

鎖定
數論中,一個雙線性映射是由兩個向量空間上的元素,生成第三個向量空間上一個元素之函數,並且該函數對每個參數都是線性的。例如矩陣乘法就是一個例子。 [1] 
中文名
雙線性映射
外文名
bilinear mapping
例    子
矩陣乘法
應用學科
數學
相關術語
線性映射

目錄

雙線性映射定義

V,WX是在同一個基礎F上的三個向量空間。雙線性映射是函數 [2] 
  • B:V×WX
使得對於任何Ww映射
  • vB(v,w )
是從VX線性映射,並且對於任何V中的v,映射
  • wB(v,w )
是從WX的線性映射。
換句話説,如果保持雙線性映射的第一個參數固定,並留下第二個參數可變,結果的是線性算子,如果保持第二個參數固定也是類似的。
如果V=W並且有B(v,w ) =B(w,v )對於所有V中的v,w,則我們稱B對稱的。
當這裏的XF的時候,我們稱之為雙線性形式,它特別有用(參見例子標量積、內積和二次形式)。
如果使用在交換環R上的替代向量空間,定義不需要任何改變。還可容易的推廣到n元函數,這裏正確的術語是“多線性”。
對非交換基礎環R和右模MR與左模RN的情況,我們可以定義雙線性映射B:M×NT,這裏的T是阿貝爾環,使得對於任何N中的nmB(m,n )是羣同態,而對於任何M中的mnB(m,n )是羣同態,並還滿足
  • B(mt,n ) =B(m,tn )
對於所有的M中的mNnR中的t

雙線性映射性質

定義的V,W,X是有限維的,則L(V,W;X)也是。對於X=F就是雙線性形式,這個空間的維度是dimV×dimW(儘管線性形式的空間L(V×W;K)的維度是dimV+dimW)。要看出來,選擇VW;接着每個線性映射可以唯一的表示為矩陣{\displaystyle B(e_{i},f_{j})},反之亦然。如果X是更高維的空間,我們明顯的有dimL(V如果V,W,X是有限維的,則L(V,W;X)也是。對於X=F就是雙線性形式,這個空間的維度是dimV×dimW(儘管線性形式的空間L(V×W;K)的維度是dimV+dimW)。要看出來,選擇VW的基;接着每個線性映射可以唯一的表示為矩陣
,反之亦然。如果X是更高維的空間,我們明顯的有dimL(V,W;X)=dimV×dimW×dimX

雙線性映射例子

  • 矩陣乘法是雙線性映射M(m,n)×M(n,p) → M(m,p)。
  • 如果在實數R上的向量空間V承載了內積,則內積是雙線性映射V×VR
  • 一般的説,對於在域F上的向量空間V,在V上的雙線性形式同於雙線性映射V×VF
  • 如果V是有對偶空間V*的向量空間,則應用算子b(f,v) =f(v)是從VV到基礎域的雙線性映射。
  • VW是在同一個基礎域F上的向量空間。如果fV* 的成員而gW* 的成員,則b(v,w) =f(v)g(w)定義雙線性映射V×WF
  • R叉積是雙線性映射R×RR
  • B:V×WX是雙線性映射,而L:UW線性算子,則(v,u) →B(v,Lu)是在V×U上的雙線性映射。
  • 零映射,定義於B(v,w)=o對於所有V×W中的(v,w),是從V×WX的同時為雙線性映射和線性映射的唯一映射。實際上,如果(v,w)∈V×W,則 B(v,w)=B(v,o)+B(o,w)=o+o。
參考資料
  • 1.    閔嗣鶴, 嚴士健, 數論, 等. 初等數論, 第三版[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003.
  • 2.    馮克勤. 代數數論[M]. 科學出版社, 2000.