不變子空間與三角化
半單算子
半單算子是一種在域允許的範圍內分裂得最徹底的算子:它的每一個不變子空間都配有一個不變補。沒有任何東西被困住而無路可逃——只要 T 保持某個子空間,你就能剝出一塊相配的不變片來約化。這就是所謂的完全可約性。
在複數上方便的判別:半單與可對角化完全相同。在代數閉域上兩個概念重合。在一般域上它們分道揚鑣——半單才是正確的、忠於域的概念,因為一個算子可以拆不到一維塊卻仍然拆到了塊(半單)。等價地,T 半單當且僅當它的極小多項式無平方因子(是不同既約式之積)。
半單性恰是約當-謝瓦萊分解所分離出的障礙:T = S + N,其中 S 是半單部分,N 度量 T 偏離半單有多遠。T 半單當且僅當 N = 0。一個實例:90 度旋轉 [0, -1; 1, 0] 在 R 上是半單的(極小多項式 x^2 + 1 既約,故無平方因子),儘管它在 R 上不可對角化。
[0, -1; 1, 0]: min poly x^2 + 1 squarefree -> semisimple over R, not diagonalizable over R
在實數上半單卻不可對角化——兩個概念的差距只在非代數閉域上出現。
極小多項式無平方因子是通用判據:它在任何域上都說明半單,而可對角化還額外要求極小多項式分裂為一次因子。
又稱
另見