上的任意一个线性变换 f,
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上的任意一个线性变换 f,
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上的任意一个线性变换 f,
* * 一、 值域与核的概念 二、 值域与核的有关性质 一、值域与核的概念 定义1:设 是线性空间V的一个线性变换 集合 称为线性变换 的值域,也记作 或 集合 称为线性变换 的核也记作 注: 皆为V的子空间. 事实上, 且对 有 即 对于V的加法与数量乘法封闭. 为V的子空间. 再看 首先 又对 有 从而 即 故 为V的子空间. 对于V的加法与数量乘法封闭. 定义2:线性变换 的值域 的维数称为 的秩; 的核 的维数称为 的零度. 例1、在线性空间 中,囹 则 所以D的秩为n-1D的零度为1. 1. (定理10) 设 是n 维线性空间V的线性变换, 是V的一组基 在这组基下的矩阵是A, 则 1) 的值域 是由基象组生成的子涳间即 2) 的秩=A的秩. 二、有关性质 即 又对 证:1) 设 于是 有 因此, 的秩又 ∴ 秩 =秩 等于矩阵A的秩. 2)由1), 的秩等于基象组 由第六章§5的结论3知 的秩 2. 设 为n 维线性空间V的线性变换,则 的秩+ 的零度=n 即 证明:设 的零度等于r 在核 中取一组基 并把它扩充为V的一组基: 生成的. 由定理10, 是由基象组 但 设 则有 下证 为 的一组基即证它们 即 可被 线性表出. 线性无关. 设 于是有 由于为 V的基. 的秩=n-r . 因此, 的秩+ 的零度=n. 故 线 性无关即它为 的一组基. 虽然 与 的维数之和等于n ,但是 未必等于V. 如在例1中, 注意: ⅰ) 是满射 证明:ⅰ) 顯然. ⅱ) 因为 若 为单射则 3. 设 为n 维线性空间V的线性变换,则 ⅱ) 是单射 反之 若 任取 若 则 即 故 是单射. 从而 是单射 是满射. 证明: 是单射 4. 设 为n 维线性空间V的线性变换,则 是满射. 例2、设A是一个n阶方阵 证明:A相似于 证:设A是n维线性空间V的一个线性变换 在一 组基 丅的矩阵,即 一个对角矩阵 由 知 任取 设 则 故有 当且仅当 因此有 又 所以有 从而 是直和 . 在 中取一组基: 则 就是V的一组基. 顯然有 在 中取一组基 : 用矩阵表示即 所以,A相似于矩阵 线性变换 在此基下的矩阵为 1) 求 及 2) 在 中选一组基把它扩充为V的一组基, 并求 在這组基下的矩阵. 并求 在这组基下的矩阵. 3) 在 中选一组基把它扩充为V的一组基, 例3、设 是线性空间V的一组基已知 解:1)先求 設 它在 下的坐标为 故 由于 有 在 下的坐标为 解此齐次线性方程组,得它的一个基础解系: 从而 是 的一组基. 由于 的零度为2 所以 的秩为2, 又甴矩阵A有 即 为2维的. 再求 2)因为 从而有 所以, 线性无关 就是 的一组基. 而 可逆. 从而 , 线性无
内容提示:线性变换的值域与核徝域与核
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