الرياضيات · المسرد

ما معنى شكل خطي؟

يُعرف أيضًا باسم: مستوٍ فائق

تعريف 20.17 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 20 — التطبيقات الخطية

الشكل الخطي على EE هو تطبيق خطي φ ⁣:EK\varphi \colon E \to K. والمستوي الفائق في EE (dimE=n\dim E = n) هو فضاء جزئي بُعده n1n - 1.

أمثلة

مثال 20.18 (شكل تقويم ومستويه الفائق)

على R2[X]\R_2[X]، يكون التقويم φ(P)=P(2)\varphi(P) = P(2) شكلًا خطيًا غير معدوم (φ(1)=1\varphi(1) = 1). ونواته هي المستوي الفائق لكثيرات الحدود المنعدمة عند 22، أي (بمبرهنة العامل، المبرهنة 8.7) مضاعفات X2X - 2 داخل R2[X]\R_2[X]:

kerφ=Vect(X2, X(X2)),dim=2.\ker\varphi = \operatorname{Vect}\bigl(X - 2,\ X(X - 2)\bigr), \qquad \dim = 2 .

وبالإحداثيات على (1,X,X2)(1, X, X^2)، φ(a+bX+cX2)=a+2b+4c\varphi(a + bX + cX^2) = a + 2b + 4c: فكل شكل خطي على فضاء ذي بُعد منته هو، ما إن يُثبَّت أساس، عبارةٌ خطية مثبَّتة في الإحداثيات — فالأشكال «متجهات سطرية»، كما سيجعله الفصل 21 حرفيًا، وسطر المعاملات هنا، (1,2,4)(1, 2, 4)، سطرُ فاندرموند: فأشكال التقويم هي كيف تدخل نظرية المقايسة في مسألة نهاية الأسبوع في الفصل 22 إلى الجبر الخطي.

مثال 20.20

في KnK^n، يكون المستوي الفائق مجموعة حلول {a1x1++anxn=0}\{a_1 x_1 + \dots + a_n x_n = 0\} مع عدم انعدام كل aia_i — أي المعادلة المألوفة لمستوٍ مارّ بالمبدأ في R3\R^3. وفي فضاءات الدوال، تعرّف أشكال التقويم PP(1)P \mapsto P(1) أو f01ff \mapsto \int_0^1 f مستويات فائقة في Rn[X]\R_n[X] وفي C([0,1])C(\intcc{0}{1}) (قارن التمرين 19.6).

مثال 20.21 (مستوٍ فائق واحد، معالَجًا بثلاث كيفيات)

خذ φ(x,y,z)=x2y+3z\varphi(x, y, z) = x - 2y + 3z على R3\R^3 و H=kerφH = \ker\varphi. الأساس: حُلَّ x=2y3zx = 2y - 3z:

(2y3z, y, z)=y(2,1,0)+z(3,0,1),(2y - 3z,\ y,\ z) = y\,(2, 1, 0) + z\,(-3, 0, 1),

ومتجهتان حرتان: ومنه dimH=2\dim H = 2، أي مستوٍ فائق، كما يتنبّأ المبرهنة 20.19 من φ0\varphi \neq 0. ومستقيم متتامّ: أيّ متجهة خارج HH تولّد واحدًا، مثلًا a=(1,0,0)a = (1, 0, 0) (φ(a)=10\varphi(a) = 1 \neq 0)؛ و تفكيك vv كيفية صريح:

v=(vφ(v)a)H+φ(v)aVect(a),v = \underbrace{\bigl(v - \varphi(v)\,a\bigr)}_{\in\,H} + \underbrace{\varphi(v)\,a}_{\in\,\operatorname{Vect}(a)},

لأن φ(vφ(v)a)=φ(v)φ(v)φ(a)=0\varphi\bigl(v - \varphi(v)a\bigr) = \varphi(v) - \varphi(v)\varphi(a) = 0. والتناسب: إذا كان ψ(x,y,z)=2x+4y6z\psi(x,y,z) = -2x + 4y - 6z، فإن ψ=2φ\psi = -2\varphi ولكليهما النواة HH؛ وبالعكس، فأيّ شكل ينعدم على HH هو مضاعف للمقدار φ\varphi (التمرين 20.8) — فمعادلة مستوٍ فائق وحيدة بغضّ النظر عن السلّم، وهي واقعة تُستعمل باستمرار من أجل المستويات في الهندسة.

اقرأ في الفصل ←