双线性与二次形式

非退化形式

非退化形式没有任何‘死’方向。若某向量与空间中一切都正交,非退化形式就迫使它必为零向量——不存在形式完全视而不见的非零方向。正是这一条件使形式成为忠实的配对,能把空间与它自身的对偶等同起来。

形式上,V 上的双线性形式 B 称为非退化(或非奇异)的,若其根基为零:唯一满足对一切 w ∈ V 有 B(v, w) = 0 的 v 是 v = 0。等价地,诱导映射 V → V*(把 v 送到 B(v, −))是单射,从而在有限维下是同构。用矩阵语言,B 非退化当且仅当其格拉姆矩阵可逆,当且仅当其行列式非零,当且仅当秩等于 dim V。

非退化是深层理论的常设前提:此时正交补满足 dim W + dim W-perp = dim V 且 (W-perp)-perp = W,维特定理适用,正交群在固定非零取值的向量上传递地作用。须仔细区分非退化与非迷向:x^2 − y^2 非退化却有迷向向量,所以非退化允许自正交向量存在,仅禁止与整个空间正交的向量。

R^2 上格拉姆矩阵为 [0, 1; 1, 0](即 B(x, y) = x_1 y_2 + x_2 y_1)的形式非退化,因 det = −1 ≠ 0,尽管 e_1 与 e_2 都迷向:B(e_1, e_1) = 0 但 B(e_1, e_2) = 1,故 e_1 并非与整个 V 正交。

一个其基向量皆迷向的非退化形式。

又称
nonsingular form非奇异形式非奇異形式