2 . Каждый элемент из
. Каждый элемент из  соответствует при этом одному и
только одному элементу из
 соответствует при этом одному и
только одному элементу из  .
.
Свойства изоморфизма:
1. 
При
изоморфизме  переводит
в
 переводит
в 
 .
.
Поскольку
 ,
то
,
то  .
.
2. 
Линейно
независимая система векторов в  переводит
в линейно независимую систему векторов в
 переводит
в линейно независимую систему векторов в  .
.
Пусть  – линейно независимая
система векторов из
 – линейно независимая
система векторов из  ,
,  ,
,  .
.
Покажем, что система векторов { } линейно
независима:
} линейно
независима:


Отсюда следует, что
 
 
т.к.  в силу того, что
 в силу того, что
 -
линейно независимы
 -
линейно независимы  
  
 
Доказанное позволяет утверждать, что если два конечномерных линейных пространства изоморфны, то максимальное число линейно независимых векторов в каждом из этих пространств одно и то же. Иначе, два изоморфных пространства должны иметь одинаковую размерность. Таким образом, пространства разной размерности изоморфными быть не могут.
Теорема Изоморфизма Все конечномерные пространства, заданные над одним и тем же полем, изоморфны, если и только если они имеют одинаковую размерность.
Доказательство. Необходимость только что доказана.
Достаточность.
Пусть  .
Покажем, что
.
Покажем, что  изоморфно
 изоморфно  .
.
Выберем какой-нибудь базис  в
пространстве
 в
пространстве  и
базис
 и
базис  в пространстве
 в пространстве  . Каждому вектору
. Каждому вектору  пространства
 пространства
 поставим в соответствие вектор
 поставим в соответствие вектор  пространства
 пространства
 . Установление соответствия будет
взаимно однозначным, т.к. разложение по базису единственно. Покажем, что условия
изоморфизма выполнены:
. Установление соответствия будет
взаимно однозначным, т.к. разложение по базису единственно. Покажем, что условия
изоморфизма выполнены:


Эта теорема очень важна. Различная природа элементов
линейных пространств  и
 и  ,
заданных над одним и тем же полем, не играет роли. Если
,
заданных над одним и тем же полем, не играет роли. Если  ,
то
,
то  и
 и  неразличимы.
Можно было бы ввести одно какое–либо n-мерное
пространство и только его изучать. Часто в качестве такого пространства
выбирают
 неразличимы.
Можно было бы ввести одно какое–либо n-мерное
пространство и только его изучать. Часто в качестве такого пространства
выбирают  .
.
Поскольку задано некоторое поле  . Рассмотрим множество, элементами которого
являются всевозможные упорядоченные наборы из n
чисел
. Рассмотрим множество, элементами которого
являются всевозможные упорядоченные наборы из n
чисел
 поля
 поля
 . Если
. Если  есть
элемент этого множества, будем писать
 есть
элемент этого множества, будем писать  .
Операции сложения и умножение на число
.
Операции сложения и умножение на число  из поля
 из поля
 определим следующим образом.
 определим следующим образом.
 ;
;
 .
.
Можно показать, что все аксиомы линейного
пространства выполнены. В частности,    ,
,      
 .
.
Это пространство является n-мерным и один из его базисов легко сразу же указать. А именно,
 ,
,
 ,
,

 .
.
Т.к.  ,
то числа
,
то числа  будем
называть координатами вектора
 будем
называть координатами вектора  .
Пространство подобного типа называется арифметическим пространством.
Если
.
Пространство подобного типа называется арифметическим пространством.
Если  , то обозначают
, то обозначают   ; если
; если   , то -
, то -  В общем случае -
 В общем случае -  .
.
Общее изучение линейных пространств позволяет понять их важнейшие свойства, которые не зависят от базиса.
Отношение изоморфизма является отношением
эквивалентности, т.е. оно рефлексивно, симметрично и транзитивно. Поэтому
совокупность всех линейных пространств над данным полем  распадается на непересекающиеся
классы изоморфных пространств. Любые два линейных пространства одной и той же
размерности изоморфны (разной размерности – нет). Для
 распадается на непересекающиеся
классы изоморфных пространств. Любые два линейных пространства одной и той же
размерности изоморфны (разной размерности – нет). Для  существует единственный
класс изоморфных пространств.
 существует единственный
класс изоморфных пространств.
Иногда теорема изоморфизма формулируется так:
Всякое n-мерное
векторное пространство  над полем
 над полем  изоморфно
 изоморфно  .
.
Доказательство.
Пусть  - базис в
 - базис в  и
каждый
 и
каждый  разлагается
по базису в виде линейной комбинации
 разлагается
по базису в виде линейной комбинации  единственным
образом. Т.о.
 единственным
образом. Т.о.  .
Это соответствие и есть изоморфизм
.
Это соответствие и есть изоморфизм  и
 и
 .
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.