對偶空間與對偶性
求值映射
求值映射是把向量變成雙重對偶中元素的、不依賴基的配方。給定 V 中的 v,定義 ev(v) 為 V* 上的一個泛函,它在任意 f 上的取值就是 f(v)。用符號寫:ev(v)(f) = f(v):向量在那兒等著,無論哪個泛函過來,都把 v 餵給它。
兩邊都滿足線性,這正是要害。ev 關於 v 線性(所以它是真正的線性映射 V -> (V*)*),且 ev(v) 關於 f 線性(所以它是 V* 上真正的泛函)。它還無需任何額外假設便是單射:若 v 非零,則有某個泛函把它與 0 分開,故 ev(v) 不是零泛函。在有限維中,單射加上維數相等就迫使它成為同構。
使它「典範」的,是我們自始至終沒有選取基、內積或任何輔助資料——只用到了泛函的定義。這就是為什麼每個線性映射都自動尊重它、為什麼它與轉置可交換,從而賦予對偶乾淨而無須選取的記賬方式。
可隨時用它來翻轉視角:關於向量的陳述變成關於「作用在泛函上的泛函」的陳述,反之亦然。零化子的雙重零化子定理,以及有限維空間的自反性,都不過是求值映射成為同構這一事實。
ev(v)(f) = f(v) ; ev injective always, iso when dim V < infinity
求值把 V 嵌入 (V*)*;在有限維中它就是典範同構。
其單射這一步悄悄用到了泛函可分點:對任意非零 v,存在 f 使 f(v) != 0。在有限維中,只需取一組含 v 的基與相匹配的對偶泛函即可。這是 Hahn-Banach 定理的有限維投影。
又稱
另見