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Sin la elección de las bases, ¿cómo demostrar que el determinante es multiplicativo en este sentido?

Hace poco estuve teniendo en cuenta esta declaración:

Deje $V$ ser finito-dimensional $k$-espacio vectorial, y deje $\phi:V\to V$ ser un endomorfismo. Supongamos que $W\subseteq V$ es un subespacio de que es estable bajo $\phi$, es decir, que los $\phi(W)\subseteq W$.

Deje $\psi:W\to W$ ser la restricción de $\phi$$W$, y deje $\rho:(V/W)\to(V/W)$ ser inducida por el mapa en el cociente del espacio de $V/W$. Entonces $$\det(\phi)=\det(\psi)\det(\rho).$$

Se me ocurrió una prueba, pero es necesaria la elección de bases (ick!): si $\{w_1,\ldots,w_r\}$ es una base para $W$, e $\{v_1,\ldots,v_s\}$ un conjunto en $V$ que los mapas de abajo a base de $V/W$, entonces su unión $\{w_1,\ldots,w_r,v_1,\ldots,v_s\}$ es una base para $V$. Expresan $\phi$ como una matriz en base a esto, se trata de un bloque de la matriz de la forma $$\begin{bmatrix} A & B\\ 0 & C \end{bmatrix}$$ debido a $\phi(W)\subseteq W$. Pero $A$ $r\times r$ matriz que representa la acción de la $\psi$$W$, e $C$ $s\times s$ matriz que representa la acción de la $\rho$$V/W$, y por las propiedades de bloque de matrices, tenemos $$\det(\phi)=\det\left(\begin{bmatrix} A & B\\ 0 & C \end{bmatrix}\right)=\det(A)\det(C)=\det(\psi)\det(\rho).$$


Todo muy bien, pero alguien me puede decir cómo comprobar esta afirmación la manera "correcta" (a través de la potencia exterior functor exacto secuencias, etc.)?

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Amitesh Datta Puntos 14087

La tardanza de esta respuesta da un nuevo significado a la palabra "retrasado". En cualquier caso, me di cuenta de esta pregunta, mientras que la navegación por este sitio web, y pensé que la respuesta es porque eso es lo que haces cuando estás ante una cuestión de derecho?

No estoy seguro de si esto es lo que estás buscando; es básicamente equivalente a su base dependientes de la prueba anterior y se basa en la sección del artículo de Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Exterior_algebra#Direct_sums .

La breve secuencia exacta de los espacios vectoriales:

(1) $0\to W\to V\to V/W\to 0$

resultados en un isomorfismo natural:

(2) $\bigwedge^{k} V\cong \bigwedge^{i} W\otimes \bigwedge^{j} V/W$

donde $k$, $i$, y $j$ son las dimensiones de $V$, $W$, y $V/W$, respectivamente. El endomorfismo de (1) (en la categoría de corto exacta de las secuencias de espacios vectoriales) dada por la triple a $(\psi,\phi,\rho)$ induce un endomorfismo de (2) (es decir, un diagrama conmutativo!). La conmutatividad de este diagrama conmutativo (espero que esto no sea mala gramática!) combinado con la caracterización de los determinantes a través de la parte superior exterior de la potencia es el resultado en la ecuación de $\det \phi = \det \psi \det \rho$.

¿Eso responde a tu pregunta? La única cosa que he hecho realmente se inserta fantasía términos como "isomorfismo", "corta secuencia exacta", y "potencia exterior" en su prueba ...

Edit: El isomorfismo (2) pueden ser obtenidos mediante el hecho de que (1) se divide; ver los comentarios de abajo. Por supuesto, (1) se divide porque cada objeto en el abelian categoría de espacios vectoriales sobre un campo es gratis. En cierto sentido, esto es mediante la existencia de una base para cada finito dimensional espacio vectorial (la elección de una división de (1) es equivalente a la elección de una base del espacio vectorial $V/W$). Así, se podría objetar que esta prueba es "desagradable", porque implica decisiones (y estoy de acuerdo).

En definitiva, supongo que la pregunta es "ocultar" el uso de las opciones de las bases, porque esto es lo que otros aparentemente "independiente" pruebas en álgebra lineal hacer. El enfoque es introducir una construcción que "recoge" todas las opciones. (Si no hay selección natural en matemáticas, entonces usted acaba de tomar de todos ellos! Lamentablemente, esto es algo que no podemos hacer en la vida real.) En cierto sentido, esto es lo que el exterior de álgebra caracterización de la determinante.

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Goethe Puntos 18

Una forma de ver esto es para interpretar el determinante como el único mapa entre el exterior de las potencias que se normaliza a enviar el mapa de identidad a $1$.

En otras palabras $\det$ es la única aplicación multilineales alternadas $\text{Mat}_n(F)\to F$ (donde interpretamos $\text{Mat}_n(F)$ $n$ vectores columna). La asociación

$$\phi\mapsto (\psi,\rho)\mapsto \det(\psi)\det(\rho)$$

también se ve a disfrutar de esta propiedad.

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Muphrid Puntos 12245

En el geométrico (o Clifford) álgebra, el determinante de una lineal mapa de vectores de vectores se obtiene a través de "outermorphism". Dado lineal mapa de $\underline \phi$, no es una extensión natural de este mapa arbitrario $k$-vectores dados por

$$\underline \phi(a_1 \wedge a_2 \wedge \ldots \wedge a_k) = \underline \phi(a_1) \wedge \underline \phi(a_2) \wedge \ldots \wedge \underline \phi(a_k)$$

para $k$ distintos vectores $a_1, a_2, \ldots, a_k$.

Una $n$-dimensional espacio vectorial tiene una pseudoscalar que lo caracteriza. Este puede estar formado por tomar cuña de productos de vectores de la base. Sin embargo, como el espacio vectorial de pseudoscalars es 1-dimensional, todos pseudoscalars son múltiplos escalares de todos los demás. El pseduoscalar es una $n$-vector.

Elija algunos pseudoscalar por el espacio y denota $i$. A continuación, el factor determinante es el número de $f$ tal que

$$\underline \phi(i) = f i$$

De nuevo, se sigue que hay sólo un número, porque $i$ es un miembro de 1d espacio vectorial.

En GA lenguaje, estamos hablando de un lineal mapa se descompone en eigenblades. Hay una hoja de $W$ y su complemento $W^\perp = iW^{-1}$. Usted sabe que $\underline \phi(W) = \alpha W$ para algunos escalares $\alpha$.

Definir un mapa de proyección $\underline P(a)$ tal que $\underline P(a) \wedge W = 0$. Del mismo modo, existe un rechazo mapa de $\underline P^\perp(a)$ tal que $\underline P^\perp(a) \wedge W^\perp = 0$. Por supuesto, $\underline P + \underline P^\perp = \underline I$, la identidad.

Romper el mapa original $\underline \phi$ como sigue:

$$\underline \phi(a) = [\underline P + \underline P^\perp] \underline \phi[ \underline P + \underline P^\perp](a) = [\underline{P \phi P} + \underline{P^\perp \phi P^\perp} + \underline{P \phi P^\perp} + \underline{P^\perp \phi P}](a)$$

Los dos primeros términos son los mapas $\underline \psi$ $\underline \rho$ que la define, por lo que la ruptura es

$$\underline \phi(a) = \underline \psi(a) + \underline \rho(a) + \underline{P^\perp \phi P}(a) + \underline{P \phi P^\perp}(a)$$

Ahora, nos dijo muy específicamente que $\phi(W) = \alpha W$. Eso significa que el tercer término, $\underline{P^\perp \phi P}$, es exactamente cero (cero del bloque se observa en la forma de la matriz). Ahora podemos tomar el completo determinante al ver que $i = W^\perp \wedge W$.

$$\underline \phi(i) = \underline \phi(W^\perp) \wedge \underline \phi(W) = [\underline \rho(W^\perp) + \underline{P \phi}(W^\perp)] \wedge [\underline \psi(W)] = [\underline \rho(W^\perp) + \underline{P \phi}(W^\perp)] \wedge [\alpha W]$$

Ahora, vamos a llegar a un término que es $\underline{P \phi}(W^\perp) \wedge [\alpha W]$. Esto es igual a cero, como la proyección de $\underline P$ le de fuerza ese término que se encuentran dentro del subespacio de $W$, e $W \wedge W= 0$ siempre. Esto nos deja con

$$\underline \phi(i) = [\underline \rho(W^\perp)] \wedge [\underline \psi(W)]$$

Identidad $W^\perp$ actúa como el pseudoscalar para $\underline \rho$, como $W$ actúa como un pseudoscalar para $\underline \psi$. El resultado es

$$\underline \phi(i) = (\det \underline \rho) W^\perp \wedge (\det \psi) W = (\det \underline \rho)(\det \underline \psi) W^\perp W$$

Y de nuevo, $W^\perp W = i$, así que hemos terminado. Creo que la gran clave es el uso de la proyección o el rechazo de mapas para obtener una base independiente de la declaración del bloque de la forma de la matriz. El álgebra de Clifford medio de hablar sobre los determinantes hace más obvio que puede tomar los factores determinantes de estos restringido mapas ya que solamente se necesita el suministro de la correcta pseudoscalar para el mapa para obtener su determinante. También nos permite descomponer el determinante como la cuña de $W^\perp$ $W$ en una base independiente.

Para realizar este cálculo, ¿ tiene que elegir algunas pseudoscalar $i$, pero esto es mucho relajado en comparación con la elección de una base. Siempre se puede elegir un pseudoscalar que es la unidad, por ejemplo.

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