码迷,mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

矩阵论练习12(线性映射的坐标变换证明)

时间:2020-05-13 14:00:30      阅读:71      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:根据   比较   方法   play   tar   过渡   end   映射   变换   

定理一

\(f\in Hom(V,U)\) 在基偶 \(V:a_1,\cdots,a_s\); \(U:b_1,\cdots,b_n\) 下的矩阵是 \(A\),\(\eta\in V\)\(a_1,\cdots,a_s\) 的坐标是 \(X\),则 \(f(\eta)\) 在基 \(b_1,\cdots,b_n\) 下的坐标是 \(AX\)

定理二

\(f\in Hom(V,U)\) 在基偶 \(V:a_1,\cdots,a_s\); \(U:b_1,\cdots,b_n\) 下的矩阵是 \(A\)。则 \(f\) 在新的基偶

\[(a_1‘,\cdots,a_s‘)=(a_1,\cdots,a_s)P\(b_1‘,\cdots,b_n‘)=(b_1,\cdots,b_n)Q \]

下的矩阵是

\[B = Q^{-1}AP \]

特别地,若 \(f\in Hom(V,V)\) 在基 \(a_1, \cdots, a_s\) 下的矩阵是 \(A\),则 \(f\) 在新的基下的矩阵是 \(B = P^{-1}AP\).

定理一证明

根据描述,\(\eta = (a_1,\cdots,a_s)X\),因为 \(f\) 是线性映射,则 \(f(\eta)=f((a_1,\cdots,a_s)X)=f(a_1,\cdots,a_s)X=(b_1,\cdots,b_n)AX=(b_1,\cdots,b_n)(AX)\),证毕!
理解的关键在于 \(a_i\)\(b_i\) 都是基, \(X\) 是坐标(一列),则\((a_1,\cdots,a_s)X\) 的是对基 \((a_1,\cdots,a_s)\) 的线性组合。\(A\) 也一样,每一列对 \((b_1,\cdots,b_n)\) 进行线性组合。

定理二证明

根据描述,要证明的内容是:

\[f((a_1‘,\cdots,a_s‘))=(b_1‘,\cdots,b_n‘)B\B = Q^{-1}AP \]

首先看 \(f(a_i‘)\) , \(a_i‘=(a_1,\cdots,a_s)P_i\),其实 \(P_i\)\(P\) 的第\(i\)列,看做是 \(a_i\) 的坐标。根据定理一,\(f(a_i‘)=(b_1,\cdots,b_n)AP_i\),则 \(f(a_1,\cdots,a_s)=(b_1,\cdots,b_n)AP\)
再根据 \((b_1‘,\cdots,b_n‘)=(b_1,\cdots,b_n)Q\),这里把 \(Q\) 看成两个基的过渡矩阵,求逆带入上面,即可得证。

题目

求线性变换 \(f:F_3[x]\rightarrow F_3[x]\),\(f(p(x))=p‘(x)\),\(\forall p(x)\in F_3[x]\) 在基 \(p_1(x)=1+x+3x^2, p_2(x)=1+x, p_3(x)=1+2x-x^2\) 下的矩阵。

解答

方法一看起来比较简单:
\([f(p_1(x),f(p_2(x)),f(p_3(x))] = [p_1(x),p_2(x),p_3(x)]A\)
左边求出多项式,解方程组求出 \(A\) 即可。

方法二更简单:
在定义域内取基 \(1_v,x_v,x^2_v\),下标 \(V\) 说明是在定义域内。在值域内取基 \(1_u,x_u,x^2_u\) ,(下标 \(u,v\) 仅仅是为了方便理解,其实是一样的)
\([f(1_v),f(x_v),f(x^2_v)]=[1_u,x_u,x^2_u] \left ( \begin{matrix} 0 & 1 & 0\0 & 0 & 2\0 & 0 & 0 \end{matrix} \right ) \)
右方的数字构成的矩阵即是矩阵 \(A\)。下面求 \(P,Q\),易得

\[P = I_3\Q = \left ( \begin{matrix} 1 & 1 & 1 \1 & 1 & 2 \3 & 0 & -1 \end{matrix} \right ) \]

则所求的变换矩阵即为 \(Q^{-1}AP\)

矩阵论练习12(线性映射的坐标变换证明)

标签:根据   比较   方法   play   tar   过渡   end   映射   变换   

原文地址:https://www.cnblogs.com/forcekeng/p/12881797.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!