對偶空間與對偶性

餘向量

餘向量就是對偶空間的一個元素——一個線性泛函——但這個名字標示了一種視角:它是與向量「相反類型」的對象。向量是一行、可想成箭頭;餘向量則是一列,應想成一疊被向量刺穿的平行等位面。把向量餵給餘向量,數的是箭頭穿過了多少層面。

其定義性的行為在於它如何變換。換基時若使向量的座標乘以某矩陣 P,則餘向量的分量要乘以逆轉置 (P^-1)^T。向量與餘向量逆向變換,這正是前綴「餘/逆」的全部緣由:它們隨對偶基協同變化、與原基逆向變化。

正是這種相反的變換,使配對 <f, v> = f(v) 保持為一個不依賴基的數。若向量在改單位時放大,餘向量就必須以相匹配的因子縮小,於是它們的乘積不變。餘向量就是這樣一種東西:它與向量的配對是一個誠實的、不依賴座標的量。

一旦留意,熟悉的餘向量到處都是:梯度是餘向量(它吃一個方向、返回方向導數),測量矩陣的一行是餘向量,價格向量與數量向量作點積也是餘向量作用於向量。把向量與餘向量分作不同類型,能在幾何、物理與優化中避免實實在在的錯誤。

vector: column v ; covector: row f ; f(v) = f v (row times column)

餘向量是一列,與一行配對給出不依賴基的純量。

指標約定預告:向量分量帶上指標 v^i,餘向量分量帶下指標 f_i,而配對 sum_i f_i v^i 自動不依賴座標。這套記賬正是你日後遇到的張量指標操練的要義。

又稱
dual vectorrow vectorone-form