Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is Annihilator?

Definitie 2.5 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 2 · Hoofdstuk 2 — Lineaire algebra

Voor een deelruimte FEF \subseteq E is de annihilator

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

een deelruimte van EE^*.

Voorbeelden

Voorbeeld 2.7 (Een annihilator, in beide richtingen)

Zij F=Vect((1,2,1), (1,0,1))R3F = \operatorname{Vect}\bigl((1, 2, 1),\ (1, 0, -1)\bigr) \subseteq \R^3. Een vorm φ=ae1+be2+ce3\varphi = a\,e_1^* + b\,e_2^* + c\,e_3^* annihileert FF dan en slechts dan als

a+2b+c=0enac=0,a + 2b + c = 0 \qquad\text{en}\qquad a - c = 0 ,

dat wil zeggen c=ac = a en b=ab = -a: F=R(e1e2+e3)F^\circ = \R\,(e_1^* - e_2^* + e_3^*), van dimensie 32=13 - 2 = 1, zoals Stelling 2.6 eist. Achterstevoren gelezen: F={(x,y,z):xy+z=0}F = \{(x, y, z) : x - y + z = 0\} — het vlak teruggewonnen als de kern van de ene vorm die FF^\circ opspant. Van een opspannende familie naar vergelijkingen gaan is een annihilator berekenen; van vergelijkingen naar een parametrisatie gaan is een preannihilator berekenen. (Controle: beide opspannende vectoren voldoen aan xy+z=0x - y + z = 0.)

Voorbeeld 2.11 (De rang van twee kanten gelezen)

Zij

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

Kolommenrang: de derde rij is de som van de eerste twee, dus rkA2\operatorname{rk} A \leq 2; de kolommen 11 en 22 zijn vrij: rkA=2\operatorname{rk} A = 2. De kern van de getransponeerde: het oplossen van ATy=0A^{\mathsf T}y = 0 geeft yR(1,1,1)y \in \R\,(1, 1, -1), dus heeft kerAT\ker A^{\mathsf T} dimensie 1=321 = 3 - 2: precies (imA)(\operatorname{im} A)^\circ onder de vereenzelviging van (R3)(\R^3)^* met de rijvectoren, zoals Propositie 2.10 beweert — de ene relatie “rij3_3 = rij1_1 + rij2_2is de annihilator van de kolomruimte. De rijenrang (22 vrije rijen) en de kolommenrang komen niet toevallig overeen, maar omdat beide gelijk zijn aan rkA=rkAT\operatorname{rk} A = \operatorname{rk} A^{\mathsf T}.

Voorbeeld 2.24 (De spoorparing splitst de matrixruimte)

Op M2(R)\mathcal{M}_2(\R) met de paring A,B=tr(AB)\langle A, B\rangle = \operatorname{tr}(AB) uit Oefening 2.9: ontbind M=(1423)M = \left(\begin{smallmatrix}1 & 4\\ 2 & 3\end{smallmatrix}\right) in een symmetrisch en een antisymmetrisch deel,

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}.

Dan is tr(SA)=tr(3133)=0\operatorname{tr}(SA) = \operatorname{tr} \left(\begin{smallmatrix}-3 & 1\\ -3 & 3\end{smallmatrix}\right) = 0: de twee delen staan “loodrecht” voor de spoorparing — een geval van het algemene feit (bewezen in de weekendopgave van dit hoofdstuk) dat de antisymmetrische matrices precies de annihilator van de symmetrische matrices vormen. De dualiteit ziet de ontbinding Mn=SnAn\mathcal{M}_n = \mathcal{S}_n \oplus \mathcal{A}_n nog vóór er een inproduct is gekozen.

Lees in het hoofdstuk →