有理标准形与模

V 作为 F[x]-模

这是驱动全部典范形理论的那一个戏法。从一个向量空间 V 和一个固定算子 T 出发。我们本就会用 F 中的标量去乘向量;现在我们宣布变量 x 的作用就是 T。一旦 x 意味着“作用 T”,任何多项式 p(x) = a_n x^n + … + a0 的作用就是 p(T) = a_n T^n + … + a0 I。于是 V 突然成了多项式环 F[x] 上的模。

确切地说,定义标量乘法 p(x) . v := p(T)(v)。所有模公理自动成立,因为 T 的多项式相加相乘就像 x 的多项式一样(它们可交换、可分配)。算子 T 不再是漂浮在 V 旁边的独立对象——它已被吸收进标量本身。

图什么?这部词典把每个算子问题翻译成模问题,而在那里 PID 上模的强大结构定理就能用(F[x] 是 PID)。T-不变子空间就是子模;循环子空间就是循环模;极小多项式就是零化理想的生成元。典范形作为模分解自然落出。

需要分清的一点:同一个 V 上不同的算子 T 给出真正不同的 F[x]-模结构。底层加法群完全相同,但 x 的作用不同,所以 (V, T) 与 (V, S) 作为模同构恰好就是 T 与 S 相似。模记住了算子。

(x^2 + 3) . v = T^2 v + 3v

F[x]-标量作用的一个具体例子:多项式 x^2 + 3 把 v 送到 T^2 v + 3v。

在这部词典下,V 的 F[x]-子模恰好就是 T-不变子空间,整个模的零化子就是由 T 的极小多项式生成的理想。

又称
F[x]-module from an operatorthe module of an operator