第一学期第二十四次课
4.3.2线性映射的运算的定义与性质
定义 线性映射的运算(加法与数域上的数量乘法)
设,为线性映射,定义为
定义为
说明 与仍为线性映射。
命题 Hom在加法和数乘下构成数域上的线性空间。
证明 逐项验证。
定义 线性映射的乘法(复合)
设存在映射,,映射的乘法定义为。易验证,。
特别地,称到自身的线性映射为上的线性变换,常记为。中的元素(线性变换),用黑体或空体表示。
对于,规定
。
4.3.3线性映射在一组基下的矩阵的定义
定义 设,取的一组基和的一组基,设
于是
称为在基和下的矩阵。
在给定和的基的前提下,中的元素与它的矩阵互相决定,严格地说,有:
命题 设和是数域上的线性空间, ,,则Hom同构于上的矩阵的全体构成的线性空间.
证明 取定和的基和,考察映射
其中是的矩阵。,
于是在中的坐标为。
证明是单射,设,若它们的矩阵分别为,则。否则中任一向量在下的像坐标相同;
证明是满射,任给,定义从到的映射,满足再对任一,令
,
易见线性,即线性映射的矩阵就是。
证明是线性映射,设,它们的矩阵分别为,
于是在和下的矩阵为;同理可证。命题得证。
线性映射的复合的矩阵
命题 设,设的基为,和,记和在这组基下的矩阵分别为和,则在基和下的矩阵为。特别地,当时,的矩阵为。
说明 对于一般的线性映射,一般不满足交换律,甚至交换后没有意义。