Линейная алгебра. Теоремы и алгоритмы. Яцкин Н.И. - 339 стр.

UptoLike

Составители: 

§
§
§ 29 Многочлены от матриц. Аннулирующие многочлены 339
которых справедливы обычные законы (см. п. 12.1).
Композиция в алгебре L(V ) играет роль умножения и позволя-
ет определить неотрицательные степени (итерации) ϕ
k
для любого
л.э. ϕ (причем нулевая степень считается равной тождественному
эндоморфизму: ϕ
0
= ε).
Действие умножения л.э. ϕ на скаляр λ P может быть сведе-
но к умножению омпозиции) эндоморфизма ϕ и так называемого
скалярного эндоморфизма λε:
λϕ = λε ϕ = ϕ λε, (29.1)
причем не важно, с какой стороны располагать скалярный множи-
тель. (Последнее обстоятельство связано с тем, что, хотя алгебра
L(V ) не коммутативна, т. е. сомножители в произведении ϕ ψ пе-
реставлять, вообще говоря, нельзя, скалярные эндоморфизмы пере-
становочны со всеми л.э.)
Нам понадобится также следующий факт (справедивый для эле-
ментов произвольных колец): степени одного и того же элемента
коммутируют между собой. Применительно к алгебре л.э. можем
записать:
ϕ
k
ϕ
l
= ϕ
l
ϕ
k
(= ϕ
k+l
). (29.2)
Впредь мы условимся опускать "слишком громоздкий" знак умно-
жения (подобно тому, как это делалось в теории перестановок;
см. [A
1
, гл. 3]).
Рассмотрим теперь произвольный многочлен
f(λ) = a
0
λ
r
+ a
1
λ
r1
+ ... + a
r1
λ + a
r
(29.3)
степени r, от переменной λ, с коэффициентами a
i
P (i = 1, ... , r);
a
0
6= 0.
Определение 29.1. Значением многочлена (29.3) от линейного
эндоморфизма (или: на линейном эндоморфизме) ϕ L(V ) называ-
ется л.э.
f(ϕ) = с
0
ϕ
r
+ с
1
ϕ
r1
+ ... + с
r1
ϕ + с
r
ε. (29.4)
Для нулевого многочлена его значением от любого л.э. считается
нулевой эндоморфизм o.
Так возникает отображение вычисления:
ν
ϕ
: P [λ] L(V ); f(λ) 7→ f(ϕ); f(λ) P [λ], (29.5)
§ 29   Многочлены от матриц. Аннулирующие многочлены              339

которых справедливы обычные законы (см. п. 12.1).
   Композиция в алгебре L(V ) играет роль умножения и позволя-
ет определить неотрицательные степени (итерации) ϕk для любого
л.э. ϕ (причем нулевая степень считается равной тождественному
эндоморфизму: ϕ0 = ε).
   Действие умножения л.э. ϕ на скаляр λ ∈ P может быть сведе-
но к умножению (композиции) эндоморфизма ϕ и так называемого
скалярного эндоморфизма λε:

                        λϕ = λε ◦ ϕ = ϕ ◦ λε,                    (29.1)

причем не важно, с какой стороны располагать скалярный множи-
тель. (Последнее обстоятельство связано с тем, что, хотя алгебра
L(V ) не коммутативна, т. е. сомножители в произведении ϕ ◦ ψ пе-
реставлять, вообще говоря, нельзя, скалярные эндоморфизмы пере-
становочны со всеми л.э.)
   Нам понадобится также следующий факт (справедивый для эле-
ментов произвольных колец): степени одного и того же элемента
коммутируют между собой. Применительно к алгебре л.э. можем
записать:
                    ϕk ◦ ϕl = ϕl ◦ ϕk (= ϕk+l ).           (29.2)
  Впредь мы условимся опускать "слишком громоздкий" знак умно-
жения ◦ (подобно тому, как это делалось в теории перестановок;
см. [A1 , гл. 3]).
  Рассмотрим теперь произвольный многочлен

               f (λ) = a0 λr + a1 λr−1 + ... + ar−1 λ + ar       (29.3)

степени r, от переменной λ, с коэффициентами ai ∈ P (i = 1, ... , r);
a0 6= 0.
   Определение 29.1. Значением многочлена (29.3) от линейного
эндоморфизма (или: на линейном эндоморфизме) ϕ ∈ L(V ) называ-
ется л.э.
            f (ϕ) = с0 ϕr + с1 ϕr−1 + ... + сr−1 ϕ + сr ε. (29.4)
  Для нулевого многочлена его значением от любого л.э. считается
нулевой эндоморфизм o.
   Так возникает отображение вычисления:

           νϕ : P [λ] −→ L(V ); f (λ) 7→ f (ϕ); f (λ) ∈ P [λ],   (29.5)