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Diferencia entre "marco" y "sistema de coordenadas"

De Zorich, Mathematical Analysis II, 1ª ed., pág.170-171:

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que hasta ahora está suficientemente claro. Entonces:

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Algunas preguntas... ¿Qué es un "sistema de coordenadas" en sentido estricto? ¿Y cuál es la diferencia entre él y el "marco" en $\mathbb{R}^n$ ? Podría pensar que un marco es una base fija $\{\mathbf{e}_1,...,\mathbf{e}_n\}$ y un sistema de coordenadas es una función $\varphi:\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^n$ que mapea $(t_1,...,t_n)$ en $t_1\mathbf{e}_1+...+t_n\mathbf{e}_n$ . Sin embargo, para ser honesto, no estoy tan convencido, tal vez me estoy perdiendo algo grande.

La segunda pregunta es sobre entender algo más sobre la relación matricial que menciona el autor (la transposición de la matriz), pero creo que es una simple consecuencia de lo que no entendí de la primera pregunta.

En cualquier caso, sería muy útil que alguien me ayudara a entender "visualmente" estos dos enfoques equivalentes de los que habla Zorich.

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tariqsheikh Puntos 58

No te estás perdiendo nada grande, es sólo un poco de álgebra lineal simple. Podría ayudarte hacerte con un libro de texto de álgebra lineal abstracta. (Aunque no voy a comentar tu pregunta sobre la representación visual, eso es otro tema, quizá adecuado para otra pregunta).

Un marco es una base ordenada $(\mathbf e_1,...,\mathbf e_n)$ de $\mathbb R^n$ .

Un sistema de coordenadas puede definirse de forma un poco más abstracta: es un isomorfismo lineal $T : \mathbb R^n \to \mathbb R^n$ . También puedes pensar en un sistema de coordenadas como una base ordenada $(t_1,...,t_n)$ del espacio dual $\text{Hom}(\mathbb R^n,\mathbb R)$ . La relación entre los dos puntos de vista de un sistema de coordenadas es la siguiente $T$ corresponde a $(t_1,...,t_n)$ sólo si $T(x) = (t_1(x),...,t_n(x))$ para todos $x \in \mathbb R^n$ . Esta relación es una biyección (entre el conjunto de isomorfismos lineales de $\mathbb R^n$ y el conjunto de bases ordenadas del espacio dual).

La relación entre los marcos y los sistemas de coordenadas es la siguiente $(\mathbf e_1,...,\mathbf e_n)$ corresponde a $(t_1,...,t_n)$ si y sólo si para todo $x \in \mathbb R^n$ tenemos $$x = t_1(x) \, \mathbf e_1 + ... + t_n(x) \, \mathbf e_n $$ Esta relación es también una biyección (entre el conjunto de bases ordenadas de $\mathbb R^n$ y el conjunto de bases ordenadas del espacio dual $\text{Hom}(\mathbb R^n,\mathbb R)$ .

Un último comentario sobre tu segunda pregunta, que como dices debería ser comprensible ahora, pero de nuevo tiene una formulación abstracta. Supongamos que la base estándar para $\mathbb R^n$ . Se tiene entonces una base estándar correspondiente para el espacio dual $\text{Hom}(\mathbb R^n,\mathbb R)$ como ya se ha dicho. Cada transformación lineal $T : \mathbb R^n \to \mathbb R^n$ se representa mediante una matriz $M$ como seguro que ya sabes. Pero entonces, hay una transformación lineal dual asociada $T^* : \text{Hom}(\mathbb R^n,\mathbb R) \to \text{Hom}(\mathbb R^n,\mathbb R)$ definido por $T^*(t)(x)= t(T(x))$ y el hecho clave es que la matriz de $T^*$ es igual al transpuesto de la matriz de $T$ .

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