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无坐标的转置映射

线性映射 T: V -> W 在对偶上诱导一个反向映射 T*: W* -> V*。这就是不提任何矩阵的转置——它也解释了为什么行秩等于列秩。

把测量向后拉

线性变换 T: V -> W。再抓一个目标上的测量 g ∈ W*。你可以构造源上的测量:先作用 T,再作用 g,复合 g∘T 就是 V 上的泛函。规则 g -> g∘T 就是 T 的 线性映射转置,记作 T*: W* -> V*。关键在于它与 T 方向相反

为什么这就是“那个”转置

为 V、W 选基,为 V*、W* 选对偶基。把 T 写成 矩阵 A。那么 T* 在对偶基下的矩阵恰好是 A^T——就是你在第一卷学过的普通 矩阵转置。于是那个神秘的“沿对角线翻折矩阵”操作,真正含义是“同一个映射,作用在测量而非向量上”。无坐标的定义解释了这套记账一直以来的真意。

Check (T*g)(v) = g(Tv) in coordinates.
  T: R^2 -> R^2,  A = [ 2  1 ; 0  3 ].
  Take g = row [1  4]  in W*.

Left:  T*g = g composed with T = (row g)*(matrix A)
       = [1 4] * [2 1; 0 3] = [2  13]   (a row in V*)
Then  (T*g)(v) for v=[5;1]: [2 13]*[5;1] = 10+13 = 23.

Right: Tv = A*[5;1] = [11; 3].  g(Tv) = [1 4]*[11;3] = 11+12 = 23.
Equal ✓.   And note: T*g = [1 4]*A, i.e. the matrix of T* acting
on rows is A^T acting on columns.
把泛函经 T 拉回,就是左乘 A——即 A^T 作用在列上。

回报:行秩 = 列秩

转置通过 核-像对偶 联结核与零化子:ker(T*) = (im T)^0 且 im(T*) = (ker T)^0。用零化子定律数维数,得到 转置的秩 = rank(T*) = rank(T)。由于 rank(T) 是列秩、rank(T*) 对应行秩,这就证明了你在第一卷照单全收的事实:矩阵的行 等于它的列秩。