对偶空间与对偶性
零化子
V 的子空间 U 的零化子,记作 U^0,是把 U 中一切都杀死的泛函的集合:所有满足对每个 u in U 都有 f(u) = 0 的 f in V*。它生活在对偶空间 V* 里,而不在 V 里,这是首先要分清的。
可把它看作“正交补”的对偶概念,但无需内积。普通的正交补用到角度;零化子只用到那个裸配对 f(u) = 0。这使它更为原始,在任意向量空间中都可用。
维数计数干净得漂亮:dim U + dim U^0 = dim V。你必须取零的子空间越大,存活下来的泛函就越少,而这两个维数始终加成整体。这是秩-零化度定理在对偶意义下的对应物,也是“行秩等于列秩”背后的引擎。
零化子反转包含关系:若 U 含于 W,则 W^0 含于 U^0。再配上双重零化子定理(在典范等同 V = (V*)* 之内取两次零化子,会还原出 U),这就在 V 的子空间与 V* 的子空间之间建立了一部反序的词典。
U^0 = { f in V* : f(u) = 0 for all u in U } ; dim U + dim U^0 = dim V
在更大的子空间上取零,存活的泛函就更少;维数互补。
切勿把 U^0(住在 V* 里,无需内积)与正交补 U-perp(住在 V 里,需要内积)混淆。有内积时它们在 v -> <v, -> 下对应,但零化子是更根本的对象。
又称
另见