2. Каждый элемент из
соответствует при этом одному и
только одному элементу из
.
Свойства изоморфизма:
1.
При
изоморфизме переводит
в
.
Поскольку
,
то
.
2.
Линейно
независимая система векторов в переводит
в линейно независимую систему векторов в
.
Пусть – линейно независимая
система векторов из
,
,
.
Покажем, что система векторов {} линейно
независима:
Отсюда следует, что
т.к. в силу того, что
-
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
изоморфно
.
Выберем какой-нибудь базис в
пространстве
и
базис
в пространстве
. Каждому вектору
пространства
поставим в соответствие вектор
пространства
. 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
,
заданных над одним и тем же полем, не играет роли. Если
,
то
и
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
поля
. Если
есть
элемент этого множества, будем писать
.
Операции сложения и умножение на число
из поля
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
будем
называть координатами вектора
.
Пространство подобного типа называется арифметическим пространством.
Если
, то обозначают
; если
, то -
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
существует единственный
класс изоморфных пространств.
Иногда теорема изоморфизма формулируется так:
Всякое n-мерное
векторное пространство над полем
изоморфно
.
Доказательство.
Пусть - базис в
и
каждый
разлагается
по базису в виде линейной комбинации
единственным
образом. Т.о.
.
Это соответствие и есть изоморфизм
и
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.