Алгебра phys 1 весна 2016 — различия между версиями
Материал из SEWiki
Goryachko (обсуждение | вклад) |
Goryachko (обсуждение | вклад) |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | |||
− | |||
=== Отступление в первый семестр === | === Отступление в первый семестр === | ||
<ul><li>Обозначения из математической логики и теории множеств.</li> | <ul><li>Обозначения из математической логики и теории множеств.</li> | ||
Строка 6: | Строка 4: | ||
<li>Отношения эквивалентности и разбиения. Слои отображений.</li></ul> | <li>Отношения эквивалентности и разбиения. Слои отображений.</li></ul> | ||
− | === Матрицы, базисы, координаты === | + | == 1 Векторные пространства и линейные операторы == |
+ | |||
+ | === 1.1 Матрицы, базисы, координаты === | ||
− | <b>Матрицы, столбцы, строки</b> | + | <b>1.1.1 Матрицы, столбцы, строки</b> |
− | < | + | <ol><li>Пространство матриц <math>\mathrm{Mat}(p,n,K)</math>. Пространство столбцов: <math>K^p=\mathrm{Mat}(p,1,K)</math>. Пространство строк: <math>{}^n\!K=\mathrm{Mat}(1,n,K)</math>.</li> |
<li>Матричные единицы. Стандартный базис пространства <math>\mathrm{Mat}(p,n,K)</math>: <math>\{e_i^j\mid i\in\{1,\ldots,p\},\,j\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | <li>Матричные единицы. Стандартный базис пространства <math>\mathrm{Mat}(p,n,K)</math>: <math>\{e_i^j\mid i\in\{1,\ldots,p\},\,j\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | ||
<li>Стандартный базис пространства <math>K^p</math>: <math>\{e_i\mid i\in\{1,\ldots,p\}\}</math>. Стандартный базис пространства <math>{}^n\!K</math>: <math>\{e^j\mid j\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | <li>Стандартный базис пространства <math>K^p</math>: <math>\{e_i\mid i\in\{1,\ldots,p\}\}</math>. Стандартный базис пространства <math>{}^n\!K</math>: <math>\{e^j\mid j\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | ||
<li>Умножение матриц: <math>(b\cdot a)^i_k=\sum_{j=1}^pb^i_j\,a^j_k</math>. Внешняя ассоциативность умножения матриц. Кольцо <math>\mathrm{Mat}(n,K)</math>. Группа <math>\mathrm{GL}(n,K)</math>.</li> | <li>Умножение матриц: <math>(b\cdot a)^i_k=\sum_{j=1}^pb^i_j\,a^j_k</math>. Внешняя ассоциативность умножения матриц. Кольцо <math>\mathrm{Mat}(n,K)</math>. Группа <math>\mathrm{GL}(n,K)</math>.</li> | ||
<li>Выделение строк матрицы: <math>a^i=e^i\cdot a</math>. Выделение столбцов матрицы: <math>a_j=a\cdot e_j</math>. Утверждение: <math>(b\cdot a)^i=b^i\cdot a\,</math> и <math>\,(b\cdot a)_k=b\cdot a_k</math>.</li> | <li>Выделение строк матрицы: <math>a^i=e^i\cdot a</math>. Выделение столбцов матрицы: <math>a_j=a\cdot e_j</math>. Утверждение: <math>(b\cdot a)^i=b^i\cdot a\,</math> и <math>\,(b\cdot a)_k=b\cdot a_k</math>.</li> | ||
− | <li>Транспонирование матрицы: <math>(a^\mathtt T)^i_j=a^j_i</math>. Утверждение: отображение <math>a\mapsto a^\mathtt T</math> — антиавтоморфизм кольца <math>\mathrm{Mat}(n,K)</math>.</li></ | + | <li>Транспонирование матрицы: <math>(a^\mathtt T)^i_j=a^j_i</math>. Утверждение: отображение <math>a\mapsto a^\mathtt T</math> — антиавтоморфизм кольца <math>\mathrm{Mat}(n,K)</math>.</li></ol> |
− | <b>Столбцы координат векторов и матрицы гомоморфизмов</b> | + | <b>1.1.2 Столбцы координат векторов и матрицы гомоморфизмов</b> |
<ul><li>Упорядоченные базисы. Столбец координат вектора. Утверждение: <math>v=e\cdot v^e</math>. Изоморфизм векторных пространств между <math>V</math> и <math>K^{\dim V}</math>.</li> | <ul><li>Упорядоченные базисы. Столбец координат вектора. Утверждение: <math>v=e\cdot v^e</math>. Изоморфизм векторных пространств между <math>V</math> и <math>K^{\dim V}</math>.</li> | ||
<li>Матрица гомоморфизма: <math>(a_e^h)_j=a(e_j)^h</math>. Утверждение: <math>a(e)=h\cdot a_e^h\,</math> и <math>\,\forall\,v\in V\;\bigl(\,a(v)^h=a_e^h\cdot v^e\,\bigr)</math>. Утверждение: <math>(b\circ a)_e^g=b_f^g\cdot a_e^f</math>.</li> | <li>Матрица гомоморфизма: <math>(a_e^h)_j=a(e_j)^h</math>. Утверждение: <math>a(e)=h\cdot a_e^h\,</math> и <math>\,\forall\,v\in V\;\bigl(\,a(v)^h=a_e^h\cdot v^e\,\bigr)</math>. Утверждение: <math>(b\circ a)_e^g=b_f^g\cdot a_e^f</math>.</li> | ||
Строка 26: | Строка 26: | ||
<li>Преобразование координат эндоморфизма: <math>a_\tilde e^\tilde e=\mathrm c_e^\tilde e\cdot a_e^e\cdot\mathrm c_\tilde e^e</math>. Покомпонентная запись: <math>a^\tilde i_\tilde j=\sum_{k=1}^{\dim V}\sum_{l=1}^{\dim V}(e_k)^\tilde i(e_\tilde j)^l\,a_l^k</math>.</li></ul> | <li>Преобразование координат эндоморфизма: <math>a_\tilde e^\tilde e=\mathrm c_e^\tilde e\cdot a_e^e\cdot\mathrm c_\tilde e^e</math>. Покомпонентная запись: <math>a^\tilde i_\tilde j=\sum_{k=1}^{\dim V}\sum_{l=1}^{\dim V}(e_k)^\tilde i(e_\tilde j)^l\,a_l^k</math>.</li></ul> | ||
− | <b> | + | <b>Элементарные преобразования и приведение к ступенчатому виду</b> |
<ul><li>Элементарные трансвекции <math>\{\mathrm{id}_n+c\,e_i^j\mid c\in K,\,i,j\in\{1,\ldots,n\},\,i\ne j\}</math> и псевдоотражения <math>\{\mathrm{id}_n+(c-1)e_i^i\mid c\in K^\times,\,i\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | <ul><li>Элементарные трансвекции <math>\{\mathrm{id}_n+c\,e_i^j\mid c\in K,\,i,j\in\{1,\ldots,n\},\,i\ne j\}</math> и псевдоотражения <math>\{\mathrm{id}_n+(c-1)e_i^i\mid c\in K^\times,\,i\in\{1,\ldots,n\}\}</math>.</li> | ||
<li>Элементарные преобразования над строками первого типа <math>a\mapsto(\mathrm{id}_p+c\,e_i^k)\cdot a</math> и второго типа <math>a\mapsto(\mathrm{id}_p+(c-1)e_i^i)\cdot a</math>.</li> | <li>Элементарные преобразования над строками первого типа <math>a\mapsto(\mathrm{id}_p+c\,e_i^k)\cdot a</math> и второго типа <math>a\mapsto(\mathrm{id}_p+(c-1)e_i^i)\cdot a</math>.</li> |
Версия 00:08, 13 февраля 2016
Отступление в первый семестр
- Обозначения из математической логики и теории множеств.
- Запись множеств и отображений. Обозначения по Минковскому.
- Отношения эквивалентности и разбиения. Слои отображений.
1 Векторные пространства и линейные операторы
1.1 Матрицы, базисы, координаты
1.1.1 Матрицы, столбцы, строки
- Пространство матриц . Пространство столбцов: . Пространство строк: .
- Матричные единицы. Стандартный базис пространства : .
- Стандартный базис пространства : . Стандартный базис пространства : .
- Умножение матриц: . Внешняя ассоциативность умножения матриц. Кольцо . Группа .
- Выделение строк матрицы: . Выделение столбцов матрицы: . Утверждение: и .
- Транспонирование матрицы: . Утверждение: отображение — антиавтоморфизм кольца .
1.1.2 Столбцы координат векторов и матрицы гомоморфизмов
- Упорядоченные базисы. Столбец координат вектора. Утверждение: . Изоморфизм векторных пространств между и .
- Матрица гомоморфизма: . Утверждение: и . Утверждение: .
- Изоморфизм векторных пространств между и . Изоморфизм колец между и .
Преобразования координат при замене базиса
- Матрица замены координат: . Матрица замены базиса: . Утверждение: и .
- Преобразование базиса: . Преобразование координат вектора: . Покомпонентная запись: .
- Преобразование координат эндоморфизма: . Покомпонентная запись: .
Элементарные преобразования и приведение к ступенчатому виду
- Элементарные трансвекции и псевдоотражения .
- Элементарные преобразования над строками первого типа и второго типа .
- Элементарные преобразования над столбцами первого типа и второго типа .
- Ступенчатые по строкам и ступенчатые по столбцам матрицы. Теорема о приведении матрицы к ступенчатому виду. Теорема. Пусть — поле, и ; тогда
(1) существуют такие число и элементарные матрицы размера , что — ступенчатая по строкам матрица;
(2) число ненулевых строк ступенчатой по строкам матрицы из пункта (1) равно (и, значит, не зависит от матриц ).