Линейные операторы. Корешков Н.А. - 25 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

Пусть
nn
vxvxx ++= ...
11
произвольный вектор из пространства V.
Тогда
∑∑∑∑
=====
===
m
j
j
m
j
n
i
ijijji
n
i
n
i
iii
wxawaxvxx
11111
)()()(
ϕϕ
.
Т.е. координаты вектора
mm
wywyxy
+
+
=
=
...)(
11
ϕ
вычисляются с
помощью следующего матричного равенства:
=
nm
x
x
A
y
y
MM
11
ϕ
.
Следовательно, для вычисления координат образа любого вектора
достаточно знать матрицу соответствующего линейного оператора.
И наоборот, при фиксированных базисах в пространствах V и W лю-
бая матрица A размера
nm
×
задает оператор φ, если принять напи-
санное выше равенство за определение. Нами доказана
Теорема 2.1. Пусть
>=<
n
vvV ,...,
1
и >
=
<
m
wwW ,...,
1
- линейные про-
странства с фиксированными базисами. Тогда существует взаим-
но однозначное соответствие между элементами из
),( WVHom
k
и
nm × - матрицами с коэффициентами из основного поля k.
Примеры.
1. Пусть φ - поворот каждого вектора на угол
α
в плоскости
2
R
.
В качестве базисных векторов возьмем взаимно перпендикулярные
векторы
21
, ee единичной длины. Тогда
211
sincos)( eevue +
=
+
=
α
α
ϕ
.
 Пусть x = x1v1 + ... + xn vn произвольный вектор из пространства V.
Тогда
                          n              n     m            m       n
                ϕ ( x ) = ∑ xiϕ ( vi ) = ∑ xi ∑ a ji w j = ∑ ( ∑ a ji xi )w j .
                         i =1           i =1   j =1         j =1   i =1


 Т.е. координаты вектора y = ϕ ( x ) = y1 w1 + ... + y m wm вычисляются с
помощью следующего матричного равенства:
                                     ⎛ y1 ⎞     ⎛ x1 ⎞
                                     ⎜ ⎟        ⎜ ⎟
                                     ⎜ M ⎟ = Aϕ ⎜ M ⎟ .
                                     ⎜y ⎟       ⎜x ⎟
                                     ⎝ m⎠       ⎝ n⎠

 Следовательно, для вычисления координат образа любого вектора
достаточно знать матрицу соответствующего линейного оператора.
И наоборот, при фиксированных базисах в пространствах V и W лю-
бая матрица A размера m × n задает оператор φ, если принять напи-
санное выше равенство за определение. Нами доказана
 Теорема 2.1. Пусть V =< v1 ,..., vn > и W =< w1 ,..., wm > - линейные про-
странства с фиксированными базисами. Тогда существует взаим-
но однозначное соответствие между элементами из Homk (V , W ) и
m × n - матрицами с коэффициентами из основного поля k.
 Примеры.
    1. Пусть φ - поворот каждого вектора на угол α в плоскости R 2 .
В качестве базисных векторов возьмем взаимно перпендикулярные
векторы e1 , e2 единичной длины. Тогда ϕ (e1 ) = u + v = cos α ⋅ e1 + sin α ⋅ e2 .