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Matemática · Glossário

O que é Anulador?

Definição 2.5 Matemática universitária — Graduação 2 · Capítulo 2 — Álgebra linear

Para um subespaço F⊆EF \subseteq E, o anulador é

F∘={φ∈E∗:φ∣F=0},F^{\circ} = \{\varphi \in E^* : \varphi|_F = 0\},

um subespaço de E∗E^*.

Exemplos

Exemplo 2.7 (Um anulador, nos dois sentidos)

Seja F=Vect⁡((1,2,1), (1,0,−1))⊆R3F = \operatorname{Vect}\bigl((1, 2, 1),\ (1, 0, -1)\bigr) \subseteq \R^3. Uma forma φ=a e1∗+b e2∗+c e3∗\varphi = a\,e_1^* + b\,e_2^* + c\,e_3^* anula FF se e somente se

a+2b+c=0ea−c=0,a + 2b + c = 0 \qquad\text{e}\qquad a - c = 0 ,

isto é, c=ac = a e b=−ab = -a: F∘=R (e1∗−e2∗+e3∗)F^\circ = \R\,(e_1^* - e_2^* + e_3^*), de dimensão 3−2=13 - 2 = 1 como exige o Teorema 2.6. Lendo no sentido inverso: F={(x,y,z):x−y+z=0}F = \{(x, y, z) : x - y + z = 0\} — o plano recuperado como núcleo da única forma que gera F∘F^\circ. Passar de uma família geradora a equações é calcular um anulador; passar de equações a uma parametrização é calcular um pré-anulador. (Verificação: os dois vetores geradores satisfazem x−y+z=0x - y + z = 0.)

Exemplo 2.11 (O posto lido dos dois lados)

Seja

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

Posto por colunas: a terceira linha é a soma das duas primeiras, logo rk⁡A≤2\operatorname{rk} A \leq 2; as colunas 11 e 22 são livres: rk⁡A=2\operatorname{rk} A = 2. O núcleo da transposta: resolvendo ATy=0A^{\mathsf T}y = 0 obtém-se y∈R (1,1,−1)y \in \R\,(1, 1, -1), de modo que ker⁡AT\ker A^{\mathsf T} tem dimensão 1=3−21 = 3 - 2: exatamente (im⁡A)∘(\operatorname{im} A)^\circ sob a identificação de (R3)∗(\R^3)^* com os vetores linha, como afirma a Proposição 2.10 — a única relação “linha3_3 = linha1_1 + linha2_2” é o anulador do espaço das colunas. O posto por linhas (22 linhas livres) e o posto por colunas coincidem não por acaso, mas porque ambos valem rk⁡A=rk⁡AT\operatorname{rk} A = \operatorname{rk} A^{\mathsf T}.

Exemplo 2.24 (O emparelhamento traço reparte o espaço de matrizes)

Em M2(R)\mathcal{M}_2(\R) com o emparelhamento ⟨A,B⟩=tr⁡(AB)\langle A, B\rangle = \operatorname{tr}(AB) do Exercício 2.9: decomponha M=(1423)M = \left(\begin{smallmatrix}1 & 4\\ 2 & 3\end{smallmatrix}\right) em parte simétrica e parte antissimétrica,

M=S+A,S=12(M+MT)=(1333),A=12(M−MT)=(01−10).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}.

Então tr⁡(SA)=tr⁡(−31−33)=0\operatorname{tr}(SA) = \operatorname{tr} \left(\begin{smallmatrix}-3 & 1\\ -3 & 3\end{smallmatrix}\right) = 0: as duas partes são “ortogonais” para o emparelhamento traço — um caso do fato geral (demonstrado no problema de fim de semana deste capítulo) de que as matrizes antissimétricas formam exatamente o anulador das simétricas. A dualidade enxerga a decomposição Mn=Sn⊕An\mathcal{M}_n = \mathcal{S}_n \oplus \mathcal{A}_n antes que qualquer produto interno seja escolhido.

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