对偶空间与对偶性
对偶基
给定 V 的一组基 e_1, ..., e_n,对偶基是 V* 上相匹配的一组泛函 e_1*, ..., e_n*,其中 e_i* 是读出第 i 个坐标的泛函。它由这条干净的法则钉死:e_i*(e_j) = delta_ij,即指标相同时返回 1、否则返回 0。
因此 e_i* 回答的是“这个向量里含有多少 e_i?”。若 v = a_1*e_1 + ... + a_n*e_n,则恰有 e_i*(v) = a_i。对偶基把“坐标”这个抽象概念变成了具体的泛函:坐标映射其实就是这组 (e_1*, ..., e_n*)。
这 n 个泛函构成 V* 的一组基,这正是 dim V* = dim V 的缘由。任何泛函 f 都可写成 f = f(e_1)*e_1* + ... + f(e_n)*e_n*:泛函由它在基上的取值决定,而这些取值就是它在对偶基下的坐标。
警告:对偶基是整组基的性质,而非单个向量的性质。哪怕只改动一个 e_j,也可能改变每一个 e_i*,因为每个 e_i* 都必须在所有其他基向量上取零。这种非局部性,正是协变量在换基下与向量“逆向”变换的根源。
e_i*(e_j) = delta_ij ; v = sum_i e_i*(v) e_i
对偶基由坐标重建向量:每个 e_i* 抽出一个坐标。
若一组基是矩阵 B 的各列,则对偶基是 B^-1 的各行。这个求逆正是逆变的代数指纹:对偶基按原基的逆转置变换。
又称
另见