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Intersección de los núcleos y de dependencia lineal lineal mapas

Deje $f_1,...,f_n,f: V \to W$ ser lineal mapas de $K$-espacios vectoriales. Si $W=K$ se sabe que

$f$ es lineal dependiente de $f_1,...,f_n$ fib $\;\;\bigcap_{i=1}^n \ker(f_i) \subseteq \ker(f)$.

Pregunta: Es esta afirmación verdadera general $W$ ?

Nota: La dirección de la $(\Rightarrow)$ es obviamente cierto y si ayuda a $W$ puede ser asumida como finito dimensionales.

Edit: también Se puede suponer $\dim V \ge \dim W$ (y si es necesario la dimensión de $V$ puede ser asumida a ser mucho más grande que la de $W$).

6voto

egreg Puntos 64348

Tome $V=K$$W=K^2$; considerar la posibilidad de $f\colon V\to W$$f(1)=(1,0)$$f_1\colon V\to W$$f_1(1)=(0,1)$. De curso $\ker f_1\subseteq\ker f$, pero $f$ no es linealmente dependiente de $f_1$.

Veamos el caso general. Si $U=\bigcap_{i=1}^n\ker f_i$, luego los mapas inducir lineal mapas $\bar{f}_i\colon V/U\to W$ $(i=1,\dots,n)$ y $\bar{f}\colon V/U\to W$. El problema ahora es si cualquier lineal mapa de $g\colon V/U\to W$ puede ser obtenida como combinación lineal de los dados.

Por lo tanto podemos suponer $U=0$ y que los mapas son linealmente independientes, por lo que el problema se convierte en

Deje $f_1,\dots,f_n\colon V\to W$ es linealmente independiente mapas de $K$-espacios vectoriales con $\bigcap_{i=1}^n\ker f_i=0$; es cierto que cualquier lineal mapa de $f\colon V\to W$ es una combinación lineal de los mapas?

Lo que podemos decir es que hay una incrustación

$$ V=\frac{V}{\bigcap_{i=1}^n\ker f_i}\a\bigoplus_{i=1}^n \frac{V}{\ker f_i}. $$

por lo $\dim V\le n\dim W$. Por lo tanto, el aumento de la dimensión de $V$ en el problema original no ayuda en la "normalizar" la situación. Esto muestra también que la afirmación es, en general, falso: en el lapso de los mapas tiene dimensión $n$, mientras que $\dim\mathrm{Hom}(V,W)=(\dim V)(\dim W)$. Usted debe ser capaz de mostrar un contraejemplo, ahora.

Observe que, en el caso de al $W=K$, es suficiente para mostrar que el período de mapa tiene dimensión $\dim V$, que se desprende de la incrustación.

3voto

nicolas Puntos 253

Aquí está una demostración geométrica uso de Hahn-Banach :

un:= (1,0,..0) $\notin$ R:=Range(x -> f(x), f1(x),...fn(x))

de modo que podemos separar estrictamente A = {a}, compacto, y R cerrado (siempre que el fs son continuos), por un hyperplane :

$$ \lambda := \phi a < \alpha < \phi R$$

Pero R es un espacio vectorial, por lo que la última desigualdad implica $\phi R = 0$, y el primero implica $\lambda < 0$

Llegamos a la conclusión por escrito

$\phi [f, f1, ..., fn] = \lambda f + \sum \lambda_i f_i$

Ahora, ¿cuál es la gráfica de la intuición detrás de esto ?

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