对偶空间与对偶性
余向量
余向量就是对偶空间的一个元素——一个线性泛函——但这个名字标示了一种视角:它是与向量“相反类型”的对象。向量是一列、可想成箭头;余向量则是一行,应想成一摞被向量刺穿的平行等位面。把向量喂给余向量,数的是箭头穿过了多少层面。
其定义性的行为在于它如何变换。换基时若使向量的坐标乘以某矩阵 P,则余向量的分量要乘以逆转置 (P^-1)^T。向量与余向量逆向变换,这正是前缀“余/逆”的全部缘由:它们随对偶基协同变化、与原基逆向变化。
正是这种相反的变换,使配对 <f, v> = f(v) 保持为一个不依赖基的数。若向量在改单位时放大,余向量就必须以相匹配的因子缩小,于是它们的乘积不变。余向量就是这样一种东西:它与向量的配对是一个诚实的、不依赖坐标的量。
一旦留意,熟悉的余向量到处都是:梯度是余向量(它吃一个方向、返回方向导数),测量矩阵的一行是余向量,价格向量与数量向量作点积也是余向量作用于向量。把向量与余向量分作不同类型,能在几何、物理与优化中避免实实在在的错误。
vector: column v ; covector: row f ; f(v) = f v (row times column)
余向量是一行,与一列配对给出不依赖基的标量。
指标约定预告:向量分量带上指标 v^i,余向量分量带下指标 f_i,而配对 sum_i f_i v^i 自动不依赖坐标。这套记账正是你日后遇到的张量指标操练的要义。
又称
另见