雙線性與二次形式

非退化形式

非退化形式沒有任何『死』方向。若某向量與空間中一切都正交,非退化形式就迫使它必為零向量——不存在形式完全視而不見的非零方向。正是這一條件使形式成為忠實的配對,能把空間與它自身的對偶等同起來。

形式上,V 上的雙線性形式 B 稱為非退化(或非奇異)的,若其根基為零:唯一滿足對一切 w ∈ V 有 B(v, w) = 0 的 v 是 v = 0。等價地,誘導映射 V → V*(把 v 送到 B(v, −))是單射,從而在有限維下是同構。用矩陣語言,B 非退化當且僅當其格拉姆矩陣可逆,當且僅當其行列式非零,當且僅當秩等於 dim V。

非退化是深層理論的常設前提:此時正交補滿足 dim W + dim W-perp = dim V 且 (W-perp)-perp = W,維特定理適用,正交群在固定非零取值的向量上傳遞地作用。須仔細區分非退化與非迷向:x^2 − y^2 非退化卻有迷向向量,所以非退化允許自正交向量存在,僅禁止與整個空間正交的向量。

R^2 上格拉姆矩陣為 [0, 1; 1, 0](即 B(x, y) = x_1 y_2 + x_2 y_1)的形式非退化,因 det = −1 ≠ 0,儘管 e_1 與 e_2 都迷向:B(e_1, e_1) = 0 但 B(e_1, e_2) = 1,故 e_1 並非與整個 V 正交。

一個其基向量皆迷向的非退化形式。

又稱
nonsingular form非奇异形式非奇異形式