الرياضيات · المسرد

ما معنى المجموع والمجموع المباشر؟

يُعرف أيضًا باسم: مجموع مباشر · فضاءان متتامّان

تعريف 18.7 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 18 — الفضاءات المتجهية

من أجل فضاءين جزئيين F,GF, G من EE:

F+G={u+v:uF, vG}F + G = \{\,u + v : u \in F,\ v \in G\,\}

هو فضاء جزئي (وهو الأصغر الذي يحتوي FGF \cup G). ويكون المجموع مباشرًا، ويُكتب FGF \oplus G، إذا تفكّك كل عنصر من F+GF + G تفكّكًا وحيدًا في صورة u+vu + v؛ وبكيفية مكافئة (انظر أدناه) إذا كان FG={0}F \cap G = \{0\}. وإذا كان E=FGE = F \oplus G، يكون الفضاءان الجزئيان متتامّين في EE.

تفكيكان للنقطة نفسها من ℝ2 على امتداد F (وهو محور x): مع المتتامّ G (بهبوط عمودي) ومع المتتامّ G' (بهبوط مائل). وتختلف مركّبتا F: فالإسقاط يتعلق باتجاه النزول.
تفكيكان للنقطة نفسها من R2\R^2 على امتداد FF (وهو محور xx): مع المتتامّ GG (بهبوط عمودي) ومع المتتامّ GG' (بهبوط مائل). وتختلف مركّبتا FF: فالإسقاط يتعلق باتجاه النزول.

أمثلة

مثال 18.8 (مجموع مستقيمين)

في R3\R^3، لتكن F=Vect((1,0,1))F = \operatorname{Vect}\bigl((1,0,1)\bigr) و G=Vect((0,1,1))G = \operatorname{Vect}\bigl((0,1,1)\bigr). مجموعهما هو

F+G={a(1,0,1)+b(0,1,1)}={(a, b, a+b)}={(x,y,z):z=x+y},F + G = \{\,a(1,0,1) + b(0,1,1)\,\} = \{(a,\ b,\ a + b)\} = \{(x, y, z) : z = x + y\},

أي المستوي المارّ بالمبدأ والحاوي للمستقيمين. وهو أكبر قطعًا من الاتحاد FGF \cup G (وهو مجرد تقاطع المستقيمين): فالمتجهة (1,1,2)=(1,0,1)+(0,1,1)(1, 1, 2) = (1,0,1) + (0,1,1) تقع في المجموع ولا تقع على أيّ من المستقيمين. و FG={0}F \cap G = \{0\} (لأن متجهةً مشتركة تقتضي a(1,0,1)=b(0,1,1)a(1,0,1) = b(0,1,1)، وتفرض إحداثيتاها الأوليان a=b=0a = b = 0): ومنه فالمجموع مباشر، و FGF \oplus G هو ذلك المستوي بالضبط.

مثال 18.11

في F(R,R)\mathcal{F}(\R, \R)، تكون الدوال الزوجية P\mathcal{P} و الدوال الفردية I\mathcal{I} متتامّتين: إذ تُكتب أيّ ff

f(x)=f(x)+f(x)2زوجية+f(x)f(x)2فردية,f(x) = \underbrace{\frac{f(x) + f(-x)}{2}}_{\text{زوجية}} + \underbrace{\frac{f(x) - f(-x)}{2}}_{\text{فردية}},

والدالة الزوجية والفردية معًا معدومة. (وتطبيقًا على exp\exp، هذا هو الزوج (cosh,sinh)(\cosh, \sinh) في الفصل 4.)

مثال 18.12 (زوج متتامّ في Kn[X]K_n[X])

ثبّت aKa \in K وضع F={PKn[X]:P(a)=0}F = \{P \in K_n[X] : P(a) = 0\} و G=Vect(1)G = \operatorname{Vect}(1) (وهي الثوابت). عندئذ Kn[X]=FGK_n[X] = F \oplus G. فعلًا يتألف FGF \cap G من الثوابت المنعدمة عند aa، أي {0}\{0\}؛ وكل PP يتفكّك

P=(PP(a))F+P(a)G.P = \underbrace{\bigl(P - P(a)\bigr)}_{\in F} + \underbrace{P(a)}_{\in G} .

والتفكيك جدير بالحفظ: فطرح القيمة عند نقطة هو الكيفية المعيارية للإسقاط على «الدوال المنعدمة عند aa». ولاحظ أن FF فضاء جزئي كبير و GG صغير؛ فليس على الزوج المتتامّ أن يكون متوازنًا بأيّ معنى.

اقرأ في الفصل ←