不變子空間與三角化

不可分解算子

一個算子是不可分解的,如果你無法把它的空間拆成兩塊非平凡的不變片——無法寫成 V = W1 (+) W2 使兩個 Wi 都不變、非零且真。這個算子是一整坨;它拒絕分裂成獨立的並行作用。

要小心區分兩個概念。不可分解指它沒有不變直和分裂。不可約(或單)指它根本沒有非平凡的不變子空間。不可約蘊含不可分解,但不反過來:單個約當塊有大把不變子空間(部分張成構成的鏈),卻沒有一個有不變補,所以它不能被分解。

在代數閉域上,單個約當塊 J_lambda 就是不可分解算子的範本。深層的回報是唯一性:Krull-Schmidt 定理說任何有限維算子都以本質唯一的方式分解成不可分解者,塊與重數在重排和同構意義下確定。正是這唯一性,讓約當典範形成為算子的真正不變量。

J = [lambda, 1, 0; 0, lambda, 1; 0, 0, lambda] (single 3x3 Jordan block)

單個約當塊是不可分解的:它有不變子空間,但沒有一個有不變補。

用模的語言:V 透過 T 成為多項式環 k[x] 上的模,不可分解算子恰是不可分解的 k[x]-模。

又稱
indecomposable module不可约分解算子