Matematika · Glosarium

Apa itu Ruang dual, basis dual?

Dikenal juga sebagai: ruang dual · basis dual

Definisi 2.1 Matematika Universitas — Tahun 2 · Bab 2 — Aljabar Linear

Dual dari EE adalah E=L(E,K)E^* = \mathcal{L}(E, K), yaitu ruang semua bentuk linear. Jika B=(e1,,en)\mathcal{B} = (e_1, \dots, e_n) basis EE, maka bentuk koordinat e1,,ene_1^*, \dots, e_n^* yang ditetapkan oleh ei(ej)=δije_i^*(e_j) = \delta_{ij} (Kronecker: 11 bila i=ji = j, selain itu 00) membentuk basis dual B\mathcal{B}^* bagi EE^*; khususnya dimE=dimE\dim E^* = \dim E, dan

x=i=1nei(x)ei(xE),φ=i=1nφ(ei)ei(φE).x = \sum_{i=1}^{n} e_i^*(x)\, e_i \quad (x \in E), \qquad \varphi = \sum_{i=1}^{n} \varphi(e_i)\, e_i^* \quad (\varphi \in E^*).

Contoh

Contoh 2.2

Pada Kn[X]K_n[X] dengan basis (1,X,,Xn)(1, X, \dots, X^n): basis dualnya adalah PP(k)(0)k!P \mapsto \frac{P^{(k)}(0)}{k!} (koefisien Taylor). Basis lain bagi dualnya: evaluasi PP(xi)P \mapsto P(x_i) pada n+1n + 1 titik yang berbeda — basis “pra-dual”-nya di Kn[X]K_n[X] persis keluarga polinomial Lagrange LiL_i (jilid Tahun ke-1), sebab Li(xj)=δijL_i(x_j) = \delta_{ij}. Interpolasi adalah dualitas.

Contoh 2.4 (Sebuah basis dual di R2\R^2, dihitung tuntas)

Untuk basis b1=(1,1)b_1 = (1, 1), b2=(1,1)b_2 = (1, -1) di R2\R^2: basis dual (b1,b2)(b_1^*, b_2^*) wajib memenuhi bi(bj)=δijb_i^*(b_j) = \delta_{ij}. Dengan menulis b1(x,y)=αx+βyb_1^*(x, y) = \alpha x + \beta y, syarat α+β=1\alpha + \beta = 1 dan αβ=0\alpha - \beta = 0 memberi

b1(x,y)=x+y2,dan serupa itub2(x,y)=xy2.b_1^*(x, y) = \frac{x + y}{2}, \qquad\text{dan serupa itu}\qquad b_2^*(x, y) = \frac{x - y}{2} .

Pemeriksaan kewarasan: b1b_1^* bukan e1+e2e_1^* + e_2^* yang dinilai begitu saja — basis dual bergantung pada seluruh basis, bukan pada tiap vektor secara terpisah (mengganti b2b_2 dengan (0,1)(0, 1) mengubah b1b_1^* menjadi xxx \mapsto x). Dan rumus penguraiannya berjalan: (x,y)=x+y2b1+xy2b2(x, y) = \frac{x+y}2\,b_1 + \frac{x-y}2\,b_2, yaitu penguraian genap/ganjil sebuah pasangan — basis dual adalah pengekstrak koordinat, dan yang satu ini mengekstrak bagian setangkup dan bagian antisetangkup.

Contoh 2.9 (Transpos, unsur demi unsur)

Misalkan u ⁣:R2R3u \colon \R^2 \to \R^3 bermatriks A=(120130)A = \left(\begin{smallmatrix} 1 & 2\\ 0 & 1\\ 3 & 0\end{smallmatrix}\right) pada basis kanonik. Untuk ψ=b1f1+b2f2+b3f3(R3)\psi = b_1f_1^* + b_2f_2^* + b_3f_3^* \in (\R^3)^*, hitung uT(ψ)=ψuu^{\mathsf T}(\psi) = \psi \circ u pada basis R2\R^2:

(ψu)(e1)=ψ(1,0,3)=b1+3b3,(ψu)(e2)=ψ(2,1,0)=2b1+b2.(\psi \circ u)(e_1) = \psi(1, 0, 3) = b_1 + 3b_3, \qquad (\psi \circ u)(e_2) = \psi(2, 1, 0) = 2b_1 + b_2 .

Jadi uT(ψ)=(b1+3b3)e1+(2b1+b2)e2u^{\mathsf T}(\psi) = (b_1 + 3b_3)\,e_1^* + (2b_1 + b_2)\,e_2^*, dan pada basis dual matriks uTu^{\mathsf T} adalah

(103210)=AT:\begin{pmatrix} 1 & 0 & 3\\ 2 & 1 & 0\end{pmatrix} = A^{\mathsf T} :

transpos abstrak adalah matriks yang dibalik, tanpa perhitungan yang tersisa untuk dipercaya begitu saja. Perhatikan mekanismenya: kolom ke-jj pada AA menjadi baris ke-jj pada matriks yang baru, sebab ψu\psi \circ u membaca keluaran uu lewat koefisien ψ\psi.

Baca dalam konteks →