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गणित · शब्दावली

विलोपक क्या है?

परिभाषा 2.5 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 2 · अध्याय 2 — रैखिक बीजगणित

किसी उपसमष्टि FEF \subseteq E के लिए विलोपक

F={φE:φF=0},F^{\circ} = \{\varphi \in E^* : \varphi|_F = 0\},

होता है, जो EE^* की उपसमष्टि है।

उदाहरण

उदाहरण 2.7 (एक विलोपक, दोनों दिशाओं में)

मान लीजिए F=Vect((1,2,1), (1,0,1))R3F = \operatorname{Vect}\bigl((1, 2, 1),\ (1, 0, -1)\bigr) \subseteq \R^3। कोई फलनिक φ=ae1+be2+ce3\varphi = a\,e_1^* + b\,e_2^* + c\,e_3^* FF को तभी विलुप्त करता है जब

a+2b+c=0औरac=0,a + 2b + c = 0 \qquad\text{और}\qquad a - c = 0 ,

अर्थात् c=ac = a तथा b=ab = -a: अतः F=R(e1e2+e3)F^\circ = \R\,(e_1^* - e_2^* + e_3^*), जिसकी विमा 32=13 - 2 = 1 है, ठीक जैसा प्रमेय 2.6 माँगता है। इसे उलटकर पढ़िए: F={(x,y,z):xy+z=0}F = \{(x, y, z) : x - y + z = 0\} — अर्थात् FF^\circ को फैलाने वाले अकेले फलनिक के केंद्रक के रूप में पुनः प्राप्त समतल। फैलाने वाले कुल से समीकरणों तक जाना ही विलोपक का परिकलन है; और समीकरणों से प्राचलन तक जाना पूर्वविलोपक का परिकलन। (जाँच: दोनों फैलाने वाले सदिश xy+z=0x - y + z = 0 को संतुष्ट करते हैं।)

उदाहरण 2.11 (कोटि दोनों ओर से पढ़ी गई)

मान लीजिए

A=(120101111312).A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 0 & 1\\ 0 & 1 & 1 & 1\\ 1 & 3 & 1 & 2 \end{pmatrix} .

स्तंभ कोटि: तीसरी पंक्ति पहली दो का योग है, अतः rkA2\operatorname{rk} A \leq 2; और स्तंभ 11 तथा 22 स्वतंत्र हैं: rkA=2\operatorname{rk} A = 2परिवर्त का केंद्रक: ATy=0A^{\mathsf T}y = 0 हल करने पर yR(1,1,1)y \in \R\,(1, 1, -1) मिलता है, अतः kerAT\ker A^{\mathsf T} की विमा 1=321 = 3 - 2 है: और (R3)(\R^3)^* को पंक्ति सदिशों से पहचानने पर यह ठीक (imA)(\operatorname{im} A)^\circ है, जैसा प्रतिज्ञप्ति 2.10 कहता है — अर्थात् अकेला संबंध “पंक्ति3_3 = पंक्ति1_1 + पंक्ति2_2ही स्तंभ समष्टि का विलोपक है। पंक्ति कोटि (22 स्वतंत्र पंक्तियाँ) और स्तंभ कोटि संयोग से नहीं, बल्कि इसलिए मिलती हैं कि दोनों rkA=rkAT\operatorname{rk} A = \operatorname{rk} A^{\mathsf T} के बराबर हैं।

उदाहरण 2.24 (अनुरेख युग्मन आव्यूह समष्टि को बाँटता है)

अभ्यास 2.9 के युग्मन A,B=tr(AB)\langle A, B\rangle = \operatorname{tr}(AB) सहित M2(R)\mathcal{M}_2(\R) पर: M=(1423)M = \left(\begin{smallmatrix}1 & 4\\ 2 & 3\end{smallmatrix}\right) को सममित और प्रतिसममित भागों में अपघटित कीजिए,

M=S+A,S=12(M+MT)=(1333),A=12(MMT)=(0110).M = S + A, \qquad S = \tfrac12(M + M^{\mathsf T}) = \begin{pmatrix}1 & 3\\ 3 & 3\end{pmatrix}, \qquad A = \tfrac12(M - M^{\mathsf T}) = \begin{pmatrix}0 & 1\\ -1 & 0\end{pmatrix}.

तब tr(SA)=tr(3133)=0\operatorname{tr}(SA) = \operatorname{tr} \left(\begin{smallmatrix}-3 & 1\\ -3 & 3\end{smallmatrix}\right) = 0: अर्थात् दोनों भाग अनुरेख युग्मन के लिए “लांबिक” हैं — यह उस सामान्य तथ्य का एक उदाहरण है (जो इस अध्याय की सप्ताहांत समस्या में सिद्ध किया गया है) कि प्रतिसममित आव्यूह ठीक सममित आव्यूहों के विलोपक हैं। द्वैतता अपघटन Mn=SnAn\mathcal{M}_n = \mathcal{S}_n \oplus \mathcal{A}_n को किसी भी अंतर्गुणन के चुने जाने से पहले ही देख लेती है।

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