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Producto interior espacio más generalizado de los sistemas de numeración

Pido disculpas por el largo de la instalación, pero quiero asegurarme de que estoy claro cómo es que estoy usando la notación, y lo que quiero decir con la frase "generalizado número de sistema".

Definir generalizada del sistema de número de $G$ como un conjunto de elementos equipado con

  • operación de adición, y $G$ es un grupo abelian en virtud de esta operación (de modo que la suma es conmutativa y asociativa, y la existencia y unicidad de inversos aditivos también nos da la resta)
  • la multiplicación (y $G$ es cerrado bajo las operaciones)
  • conjugado de operación
    $\overline{a}$ denota el conjugado de a $a$, con las propiedades que para todos los $a,b \in G$
    $\overline{a} \in G$
    $\overline{\overline{a}}=a$
    $\overline{(a+b)}=\overline{a}+\overline{b}$
    $\overline{(ab)}=\overline{b}\,\overline{a}$
  • un orden lineal la relación en el subconjunto de elementos para los que se $\overline{a}=a$
  • la multiplicación y la suma son "compatibles", a través de la propiedad distributiva:
    $a(b+c) = ab + ac$

Tenga en cuenta que la multiplicación no es necesariamente conmutativa ni asociativa, ni proporciona una definición de división.

Lado de la pregunta: ¿existe un matemáticamente término adecuado para lo que yo estoy llamando a un generalizado del sistema de numeración?

Ahora en el caso especial de $G$ campo $F$, entonces dado un espacio vectorial $V$$F$, tenemos un producto interior espacio si queremos equipar el espacio vectorial con un mapa
$\langle \cdot, \cdot \rangle : V \times V \to F$
que tiene las siguientes propiedades para todos los $x,y,z \in V$$a \in F$:
$\langle x,y\rangle =\overline{\langle y,x\rangle}$
$\langle ax,y\rangle = a \langle x,y\rangle$
$\langle x+y,z\rangle = \langle x,z\rangle + \langle y,z\rangle$
$\langle x,x\rangle \geq 0$
$\langle x,x\rangle = 0 \Rightarrow x = 0$.

A partir de esto, una propiedad adicional puede ser derivada:
$$\langle x,ay\rangle = \overline{\overline{\langle x,ay\rangle}} = \overline{\langle ay,x\rangle} = \overline{a \langle y,x\rangle} = \overline{\langle y,x\rangle}\,\overline{a} = \langle x,y\rangle \overline{a}$$
el uso que este es un campo, podemos simplificar aún más: $$\langle x,ay\rangle = \langle x,y\rangle \overline{a} = \overline{a} \langle x,y\rangle = \langle \overline{a}\,x,y\rangle$$

Un "operador" en este espacio vectorial, se define como un mapa del espacio vectorial en sí mismo
$\hat{A}: V \rightarrow V$
y el adjunto del operador de $\hat{A}$ será denotado $\hat{A}^\dagger$ se define como el operador que satisface: $\langle \hat{A}x,y\rangle=\langle x,\hat{A}^\dagger y\rangle$

Este es un importante programa de instalación para la consideración de la auto-adjuntos a los operadores en el espacio de Hilbert de la mecánica cuántica. Ya que las personas que han jugado con quaternionic espacios de Hilbert, debe haber una manera de generalizar el producto interior de los espacios sobre los no-número de desplazamientos de los sistemas (al menos en algunos casos específicos).

Sin embargo, no es claro para mí cómo generalizar el producto interior de los espacios sobre los desplazamientos de los sistemas de numeración. Incluso algunas de las propiedades de definición requieren de atención, por ahora:
la elección de la exigencia en el interior del producto $\langle ax,y\rangle = a \langle x,y\rangle$
no sería equivalente a elegir para ser $\langle ax,y\rangle = \langle x,y\rangle a$

Y además, siguiendo la lógica anterior, no parece ser posible obtener:
$\langle x,ay\rangle = \langle \overline{a}\,x,y\rangle$
sin conmutativa de la multiplicación. Lo que parece indicar que incluso una simple operador definido por linealmente el escalamiento de un vector por una constante
(para todos los $x \in V$, $\hat{A}x = sx$ donde $s \in G$), no tiene un medico adjunto del operador. Así que toda una cantidad de cuidado debe ser tomado a la hora de ampliar estos conceptos.

Así que ¿cómo se puede generalizar producto interior espacios que les permita ser más general número de espacios?

3voto

James Pearce Puntos 1934

(Esta respuesta hace que la suposición adicional de que la multiplicación es asociativa en su número de sistema. Hay dificultades aún con esta restricción. Para obtener más generalidad, es posible que desee buscar en la composición de álgebras, por ejemplo).

El sistema de número con la suma y la multiplicación como la que usted describe se llama un anillo. La conjugación que se refieren a se llama involución. (Usted también debe exigir que $\bar1=1$ si $1$ es la identidad multiplicativa.) Por lo tanto, su número de sistema general, se denomina involutiva anillo. (En más generalidad, algún tipo de involutiva álgebra.)

Si usted se considera algo así como un vector en el espacio, pero reemplazar el campo subyacente con un anillo, lo que es llamado un módulo. En los módulos que usted tiene que prestar atención a la dirección desde la que se multiplican mis escalares. En el interior del producto que podría ser una buena idea considerar como un emparejamiento entre un módulo de la izquierda y su opuesto, el módulo, de modo que por un escalar $a$ tendría $\langle ax,y\rangle=a\langle x,y\rangle$$\langle x,ya\rangle=\langle x,y\rangle a$. Si el módulo es conmutativa (la multiplicación es conmutativa, pero la recíproca no existe), entonces las cosas son un poco más sencilla, pero en general, usted va a perder mucho de la estructura cuando se va de espacios vectoriales de los módulos.

Hay una línea en su pregunta que quiero hablar: $\langle x,x\rangle\geq0$. Este implícitamente significa que hay un orden significativo en el subyacente de anillo o de campo. Una ordenó campo necesariamente ha $\mathbb Q$ como un subcampo, así que todo lo finito campos están excluidos, por ejemplo. El complejo campo no está ordenado, pero el interior del producto se define de modo que $\langle x,x\rangle$ es siempre real, de modo que la enfermedad tiene sentido. Si desea que esta positividad de la condición de su producto interior, asegúrese de que su subyacente de anillo o de campo tiene un orden.

Lo que parecen ser después es algo que yo llamaría un producto interior módulo, pero no he oído hablar de tales cosas que están siendo estudiados. Bien puede ser que ellos no tienen la suficiente estructura para hacer una teoría interesante, pero no sé.

2voto

Jacob Maibach Puntos 156

Respuesta parcial a lado de la pregunta: $G$ es un no asociativo anillo si asumimos que la multiplicación es también la izquierda distributiva (también no asume la existencia de 1). También, estoy razonablemente seguro de que llamar a la operación implica la conjugación de todas las propiedades (antes de que el lado de la pregunta), además de la orden lineal.

Se podría llamar también el conjugado de un adjoint (contigüidad?) la operación de multiplicación, pero puede ser confuso, ya que se define otro adjunto. Por último, no estoy seguro de lo de esta es la norma de la terminología como la única fuente que tengo en la mano es la Wikipedia.

1voto

tcamps Puntos 2107

Creo que la respuesta es que, lamentablemente, en la cara de ella al menos, no asociativo de álgebra lineal en realidad no hacen mucho sentido.

En el asociativa caso, es muy simple de definir un módulo de $M$ sobre un anillo $R$: $M$ es un grupo abelian y hay un bilineal mapa de $\cdot: R \otimes M \to M$ ("acción") tal que para $r,r' \in R, m \in M$,

  • $1 \cdot m = m$ (la acción es "unital") y

  • $r \cdot (r' \cdot m) = (r\cdot r') \cdot m$ (la acción es "asociativo")

Supongamos que hemos copiado esta misma definición para el caso de que $R$ es no asociativo. Aviso de que por dos aplicaciones de la asociatividad de la acción, tenemos que

$((r_1\cdot r_2) \cdot r_3) \cdot m = (r_1 \cdot (r_2 \cdot r_3))\cdot m$

Por lo tanto la acción de $R$ $M$ actúa como si $R$ es asociativa! Más precisamente, la acción de los factores a través del cociente mapa de $R \to R/A$, donde hemos modded por las dos caras, ideal $A\subseteq R$ generado por los elementos de la forma $((r_1\cdot r_2)\cdot r_3) - (r_1 \cdot (r_2 \cdot r_3))$, e $R/A$ es asociativa. Por lo que todos los nonassociativity se olvida cuando nos fijamos en los módulos.

Podríamos conseguir alrededor de esto, al caer el requisito de que la acción asociativa. El problema es que nos quedaremos sin ningún tipo de compatibilidad de condición entre la multiplicación en el álgebra y la acción en el módulo, por lo que resulta dudoso que no será nada interesante que decir acerca de estos algebraica de los gadgets.

Es concebible que podría ser más kilometraje que se obtienen de la involución o el interior del producto, pero de lo que estás haciendo es introducir nuevas operaciones y afirmación de la compatibilidad de las relaciones, por lo que el a priori de la expectativa debe ser que las cosas serán más complicadas.

De nuevo, aquí está el enlace a la wikipedia. Usted ha mencionado la física de la motivación. Hay una historia interesante para aprender sobre álgebras de Jordan, una especie de no asociativo anillo destinado a axiomatize observables en la mecánica cuántica. Y hay un especial de Jordania álgebra de 3 x 3 octonian matrices, pero la operación binaria del Jordán álgebra no viene directamente de la multiplicación de octonions.

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