Matemática · Glossário

O que é Aplicação transposta?

Definição 2.8 Matemática universitária — Graduação 2 · Capítulo 2 — Álgebra linear

Para uL(E,F)u \in \mathcal{L}(E, F), a transposta uTL(F,E)u^{\mathsf T} \in \mathcal{L}(F^*, E^*) é

uT(ψ)=ψu.u^{\mathsf T}(\psi) = \psi \circ u .

Ela satisfaz (vu)T=uTvT(v \circ u)^{\mathsf T} = u^{\mathsf T} \circ v^{\mathsf T} e, em bases duais, a matriz de uTu^{\mathsf T} é a matriz transposta de uu — o que finalmente explica a transposição do primeiro ano.

Exemplos

Exemplo 2.9 (A transposta, entrada por entrada)

Seja u ⁣:R2R3u \colon \R^2 \to \R^3 de matriz A=(120130)A = \left(\begin{smallmatrix} 1 & 2\\ 0 & 1\\ 3 & 0\end{smallmatrix}\right) nas bases canônicas. Para ψ=b1f1+b2f2+b3f3(R3)\psi = b_1f_1^* + b_2f_2^* + b_3f_3^* \in (\R^3)^*, calcule uT(ψ)=ψuu^{\mathsf T}(\psi) = \psi \circ u na base de 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 .

Logo uT(ψ)=(b1+3b3)e1+(2b1+b2)e2u^{\mathsf T}(\psi) = (b_1 + 3b_3)\,e_1^* + (2b_1 + b_2)\,e_2^* e, nas bases duais, a matriz de uTu^{\mathsf T} é

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

a transposta abstrata é a matriz virada, sem nenhum cálculo que reste a aceitar por fé. Note o mecanismo: a jj-ésima coluna de AA tornou-se a jj-ésima linha da nova matriz porque ψu\psi \circ u lê as saídas de uu através dos coeficientes de ψ\psi.

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 rkA2\operatorname{rk} A \leq 2; as colunas 11 e 22 são livres: rkA=2\operatorname{rk} A = 2. O núcleo da transposta: resolvendo ATy=0A^{\mathsf T}y = 0 obtém-se yR(1,1,1)y \in \R\,(1, 1, -1), de modo que kerAT\ker A^{\mathsf T} tem dimensão 1=321 = 3 - 2: exatamente (imA)(\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_2é 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 rkA=rkAT\operatorname{rk} A = \operatorname{rk} A^{\mathsf T}.

Ler no capítulo →