線性映射及其結構
算子的共軛
共軛是把運算 A -> P^-1 A P 看作群所施行之事,而非一次性的公式。固定一個可逆算子 P;用 P 共軛就是把每個算子 A 送到 P^-1 A P 的映射。當 P 遍歷整個一般線性群 GL(V) 時,你便得到 GL(V) 在算子集合上的一個作用,而該作用的軌道恰是相似類。
這一群作用的視角把一切重新組織。說 A 與 B 相似,就是說它們落在同一條軌道裡。求一個標準形,就是為每條軌道求一個選定的代表。問哪些量是相似不變量,就是問算子上哪些函數沿軌道為常值——跡、行列式、特徵多項式與極小多項式等等,正是這些不變的函數。
共軛尊重代數結構:它是 End(V) 的一個自同構。它保持和、純量乘法,尤其保持乘積,因為 P^-1(AB)P = (P^-1 A P)(P^-1 B P)。所以共軛就是用 P 給空間重新貼標籤,再看同樣的算子如何作用——複合、冪、多項式恆等式都隨之轉移。這就是極小多項式這樣的不變量為何不能改變:它是一個代數關係,而代數被保持。
同一想法貫穿整個數學:群中的共軛、微分算子中的變量替換、物理中實現參考系改換的相似變換。每種情形裡寓意都相同——共軛是視角的改換,而值得命名之物正是它所不動的那些。
P^-1 (A B) P = (P^-1 A P)(P^-1 B P)
共軛對乘積滿足分配,這正是它成為算子代數自同構的原因。
共軛與相似是同一事物從兩側看到的兩個名字:相似是等價關係,共軛是生成它的群作用。該作用的不變量恰是相似不變量。
又稱
另見