對偶空間與對偶性
零化子
V 的子空間 U 的零化子,記作 U^0,是把 U 中一切都殺死的泛函的集合:所有滿足對每個 u in U 都有 f(u) = 0 的 f in V*。它生活在對偶空間 V* 裡,而不在 V 裡,這是首先要分清的。
可把它看作「正交補」的對偶概念,但無需內積。普通的正交補用到角度;零化子只用到那個裸配對 f(u) = 0。這使它更為原始,在任意向量空間中都可用。
維數計數乾淨得漂亮:dim U + dim U^0 = dim V。你必須取零的子空間越大,存活下來的泛函就越少,而這兩個維數始終加成整體。這是秩-零化度定理在對偶意義下的對應物,也是「列秩等於行秩」背後的引擎。
零化子反轉包含關係:若 U 含於 W,則 W^0 含於 U^0。再配上雙重零化子定理(在典範等同 V = (V*)* 之內取兩次零化子,會還原出 U),這就在 V 的子空間與 V* 的子空間之間建立了一部反序的詞典。
U^0 = { f in V* : f(u) = 0 for all u in U } ; dim U + dim U^0 = dim V
在更大的子空間上取零,存活的泛函就更少;維數互補。
切勿把 U^0(住在 V* 裡,無需內積)與正交補 U-perp(住在 V 裡,需要內積)混淆。有內積時它們在 v -> <v, -> 下對應,但零化子是更根本的對象。
又稱
另見