多重線性代數與張量代數

純張量

純張量是最簡單的一類張量:向量的單一乘積,如 v ⊗ w,不附加任何求和。它們是構築一切張量的『原子』,靠加法拼裝——但要緊的是,並非每個張量本身都是原子。一般張量是純張量之和,往往無法再收縮回單個。

在 M ⊗ N 中,純張量(又稱簡單張量或可分解張量)是形如 m ⊗ n 的元素。純張量張成整個張量積,故每個元素都是有限和 Σ m_i ⊗ n_i,但此表示遠非唯一,且該和通常本身並非純張量。純張量構成萬有雙線性映射 M × N -> M ⊗ N 的像——一個對加法不封閉的『錐』。

一個張量是否為純是一個實在且可計算的問題。把 V ⊗ W 中的張量按基寫成係數矩陣,它為純當且僅當該矩陣的秩 ≤ 1;表為純張量之和所需的最小個數即張量秩。例如在 V ⊗ V 中,對稱元素 e_1 ⊗ e_2 + e_2 ⊗ e_1 不是純張量——它的秩為 2。

在 R^2 ⊗ R^2 中,張量 e_1 ⊗ e_1 + e_2 ⊗ e_2 對應係數矩陣 [1, 0; 0, 1],其秩為 2,故不是純張量;沒有單個乘積 v ⊗ w 等於它。相比之下 e_1 ⊗ e_1 + e_1 ⊗ e_2 = e_1 ⊗ (e_1 + e_2) 是純張量。

秩為 1 的係數矩陣意味著純;單位矩陣秩為 2,非純。

又稱
simple tensor / decomposable tensor简单张量/可分解张量簡單張量/可分解張量