对偶
线性泛函
线性泛函(linear functional)实际上是特指从某个向量空间
对偶空间
对偶空间(dual space)就是某个向量空间
有限维的情况下,对偶空间的维数实际上就等于向量空间的维数,即:
对偶基
设
虽然对偶基本的定义是从原向量空间的基出发的,但对偶基实际上也是对偶空间的基。
对偶映射
若对于向量空间
此外,对偶映射的相关代数性质如下:
- 若
,则 ; - 若
, ,则 ; - 若
, ,则 ;
零化子
若有向量空间
虽然定义中用集合表示,但零化子
的零空间
设有限维向量空间
- (a)
; - (b)
证明:
(a) 对于任意
反过来,对于任意
至此可知
(b) 由性质 (a) 可得:
的值域
设有限维向量空间
- (a)
; - (b)
;
证明:
(a)
(b) 首先对于任意
此外,由已证的 (a) 可知:
故而可得
线性映射与对偶映射、单射与满射
线性映射的满射性等价于其对偶映射的单射性
设有限维向量空间
故而
线性映射的单射性等价于其对偶映射的满射性
设有限维向量空间
故而
可以从更容易理解的角度去看以上这两个性质:
满射性往往是从高维空间映射向低维空间,而根据定义,对偶映射的映射方向与线性映射相反,此时等同于从低维空间映射向高维空间(因为对偶空间与原向量空间同维),自然就只能单射了。
反之,就能解读线性映射的单射性与对偶映射的满射性关系。
转置矩阵
定义
对于一个矩阵
矩阵乘积的转置
若
对偶映射的矩阵
性质:对偶映射的矩阵是其线性映射的转置。
即:设
原因很简单,根据对偶映射的定义,任意