chuong 2 - dai so tuyen tinh 2 (1)

22
Chương 2. Dạng song tuyến tính – Dạng toàn phương CHƯƠNG 2. DẠNG SONG TUYẾN TÍNH – DẠNG TOÀN PHƯƠNG __________________________________________________________ __ I. DẠNG TUYẾN TÍNH – DẠNG SONG TUYẾN TÍNH 1. Dạng tuyến tính: 1.1 Định nghĩa: Giả sử K là một trường số. Mỗi ánh xạ tuyến tính từ không gian vector V trên trường K vào K được gọi là một dạng tuyến tính trên V. Vậy, mỗi dạng tuyến tính trên V là một ánh xạ thỏa các điều kiện sau: - - với mọi . 1.2 Ví dụ: Xét ánh xạ với Sinh viên tự kiểm tra đây là một dạng tuyến tính trên trường số thực Sinh viên cho các ví dụ khác về các dạng tuyến tính. Ký hiệu là tập tất cả các dạng tuyến tính trên V. Trên tập xét hai phép toán sau đây: - Phép cộng các dạng tuyến tính: Với ánh xạ xác định bởi - Phép nhân các phần tử của trường K với dạng tuyến tính: Với thì ánh xạ được xác định bởi , . Ta có thể kiểm tra được các ánh xạ f + g là các dạng tuyến tính trên V, và tập với hai phép toán trên là một không gian vector trên trường K với vetor không là ánh xạ không: , xác định bởi . Vector đối của vector f là vector (-f ). không gian vector V* trên trường K, được gọi là không gian đối ngẫu của không gian vector V. 2. Dạng song tuyến tính 2.1 Định nghĩa: Đại số Tuyến tính 2. 37

Upload: empires-lupin

Post on 17-Aug-2015

229 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

đại số đại cương

TRANSCRIPT

Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phngCHNG 2. DNG SONG TUYN TNH DNG TON PHNG____________________________________________________________I. DNG TUYN TNH DNG SONG TUYN TNH1. Dng tuyn tn!" 1.1 #$n! ng!%&"Gi s K l mt trng s. Mi nh x tuyn tnh t khng gin !"#t$r V tr%n trng K!$ K &'# g(i l mt dng tuyn tnh tr%n V. )*y+ mi ,ng tuyn tnh tr%n V l mt nhx - f V K th. ## &i/u ki0n su-12 3 2 3 2 3 f x y f x f y + +12 3 2 3 f x f x !4i m(i + x y V !K .1.2 ' ()" 56t nh x 78 7-7fx x x+ a !4i 8 72 + 3 x x x 9inh !i%n t: ki;m tr &? hi0u @V l t*A tBt # ## ,ng tuyn tnh tr%n V. Cr%n t*A @V x6t hi Ah6A t$n su&2 + 3 + 8+...+ X 8+...+ 0 0f . / !, 0 n . f 4 dng song tuyn tnh duy nh?t th@! "Au kBn ny. M tr*n 2 3 2 + X 30 , n1 ! C , n K &'# g(i l m tr*n #I ,ng s$ng tuyn tnh f&i !4i#^A #[ sG 2-, -&3. Tu fl ,ng s$ng tuyn tnh tr%n V, thJ m tr*n Fi;u ,icn #I f th"$ #^A #[ sG D-, -E&'# g(i l m tr*n Fi;u ,icn #I fth"$ -. ' ()" Tu fl ,ng s$ng tuyn tnh tr%n 7 NK K &'# x# &Enh FGi 8 7 8 7 N 8 7 8 7 N2 + X + + 3 2 32 7 N 3 f x x y y y x x y y y +thJ m tr*n Fi;u ,icn fth"$ #^A #[ sG #hnht_# l 8 7 N8 7 N111 ]i s Cuyn tnh 7. 39Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phngTu f l t#h ! h4ng #I khng gin Wu#li, thJ m tr*n Fi;u ,icn #I fth"$ mt #[sG 9 #hnh l m tr*n Grm #I #[ sG &K. #$n! @A 2.2.2" Fu dng song tuyn tnh f tGHn V *> *I* ,! tGJn )Ku dLn th2o *I* *sM N . O 48n 4Pt 4 1 . - . Q 4 ,! tGJn *huyKn * sM tR N s!ng O thS O- Q 1Q . bi m tr*n 1, -th. tnh #hBt tr%n &'# g(i l hi m tr*n t[ng &dng. TKi ##hkh#+ hi m tr*n &'# g(i l t[ng &dng !4i nhu nu #heng l m tr*n Fi;u ,icn #I#fng mt ,ng s$ng tuyn tnh.'()1"56tm tr*n#I,ngs$ngtuyn tnh8 8 8 7 7 8 7 72 + 3 7 N f x y x y x y x y x y + l,ng s$ng tuyn tnh tr%n 7&i !4i #[ sG #hnh t_# #I 7 l-8 7N 8111 ]Cuynhi%n+ mtr*n-#I ,ngs$ngtuyntnhf&i !4i #[s48 7R \ + ] - u u !4i8 728+83X 28+ M3 u u 8 8 8 7 7 8 7 72 + 3 8X 2 + 3 OX 2 + 3 7X 2 + 3 8 f u u f u u f u u f u u 8 O7 8- 11 ]' () 2" Yng s$ng tuyn tnh 8 8 8 7 8 N 7 7 N 8 N N2 + 3 7 N g x y x y x y x y x y x y x y + + #K m tr*n tr$ng #[ sG #hnh t_# l 8 7 8M 8 MN M gC 1 1 1 1 ]#$n! @A 2.2.2" . "P* kU hBu 4 G!nkDfE. C!B A- Yng s$ng tuyn tnh f&'# g(i l suy )n nu rnk2f 3 h ,im ) ! khng suy)n nu rnk2f 3 i ,im V. ' ()" CJm hng #I ## ,ng s$ng tuyn tnh tr$ng ## ! ,= tr%n. #$n! ng!%& 2.2.C" Vh$ fl ,ng s$ng tuyn tnh tr%n V. + x y V + f &'# g(i l "# x+ng nu- 2 + 3 2 + 3 f x y f y x . f&'# g(i l "# x+ng 4B*h nu 2 + 3 2 + 3 f x y f y x f&'# g(i l th!y phHn nu f2x, x 3 i M ' ()" Vh$ 7V K . 56t ## nh x f ! g &'# x# &Enh nh su- 7 78 7 7 8-2 + 3f K K Kx y x y x y + a! 7 78 7 7 8-2 + 3g K K Kx y x y x y a!4i 78 72 + 3 x x x K ! 78 72 + 3 y y y K >hi &K+ f l mt ,ng s$ng tuyn tnh &i xZng ! g l mt ,ng s$ng tuyn tnhthy Ahi%n+ &jng thi l ,ng s$ng tuyn tnh &i xZng l0#h. 9inh !i%n t: ki;m tr li kt ku tr%n9inh !i%n tJm th%m ## ! ,= kh# !/ ,ng s$ng tuyn tnh &i xZng ! &i xZng l0#h.i s Cuyn tnh 7. 40Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phng#$n! @A 2.2.D"Dng song tuyn tnh tGHn KVkhng g!n .2*toG h=u hn *hAu V 4"# x+ng kh . *h6 kh ,! tGJn *T! n> "# .: * sM no "> 4 ,! tGJn "# x+ng. C!Eng hi &K+( )R8R R8R2 3 ... ...tnnxx x x O 1Ox _ , 2,39$ snh ! Ahi 23 ! 2,3 t #K- O- O 1O 2@@@3b0 thZ# 2@@@3 #h$ thBy mi kun h0 gis hi m tr*n #I #fng mt ,ng t$n Ah[ng&i !4i hi #[ sG kh# nhu. )J O l m tr*n khng suy Fin+ n%n t #K r2-3 i r213. )*y+ hng #I m tr*n ,ng t$nAh[ng . Tu r213 i n thJ g(i l ,ng khng suy Fin. #$n! @A 2.2.2" Cho N 4 * sM *T! khng g!n .2*toG V n *hAu. C5t Inh x - f V K "P* g; 4 ,5t dng ton phng kh . *h6 kh n> "P* .t d: dngW8 82 3n n00 0f x ! x x tGong "> 8 72 + +...+ 3nx x x x 4 t;! "5 *T! x th2o * sM N .0! K .2.2 Dng 5!n! tI5 56& (ng t+Fn G!H>ng"2.2.1 C> *? 5!n! tI5 56& (ng t+Fn G!H>ngV[ sG 8 7\ + +...+ ]n. . .#I khng gin !"#t$r V tr%n trng K &'# g(i l #[ sG #hnh t_##I ,ng t$n Ah[ng nu m tr*n - #I ,ng &i !4i #[ sG &K l m tr*n #h6$. 87M ... MM ... M... ... ... ...M M ...n))-) 1 1 1 1 1 ]>hi &KFi;uthZ# t( I#K,ng7 7 78 8 7 72 3 ...n nx )t ) t ) t + + +2i!3 tr$ng&K8 8 7 7...n nx t . t . t . + + +i s Cuyn tnh 7. 42Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phngti;u thZ# 2i!3 &'# g(i l dng *hnh tX* #I ,ng t$n Ah[ng . C!B A" Yng #hnh t_# #I mt ,ng t$n Ah[ng x# &Enh khng ,uy nhBt. Tu 2 3 x #K ,ng #hnh t_# thJ t #K ## kt ku su-2 3 x x# &Enh ,[ng nu m(i M

)>2 3 x n x# &Enh ,[ng nu m(i M

)2 3 x x# &Enh hi &K+ 788 8 82 3 R x ! x g ++ tr$ng &K 8gl mt ,ng t$n Ah[ng khng #hZ 8x. Tu 88M ! + nhng 87M ! thJ &^t R R8 8 7R R7 8 7x x xx x x +' >hi &K+R 7 R 787 8 7 87 8 87 7! x x ! x ! x + khi &KR 78 82 3 x )x g +!4i8glmt ,ngt$nAh[ngkhng #hZ 8x. CiA t=# ku trJnh ny t & 2 3 x !/ ,ng #hnh t_#.' ()" 83 Vh$ ,ng t$n Ah[ng7 7 78 7 N 8 7 8 N2 3 7 g O v x x x x x x x x + +. bQy & ,ng t$nAh[ng tr%n !/ ,ng #hnh t_#G9N9PA ,=ng Ah[ng AhA wrng"( ) ( ) ( )( )7 7 7 7 7 7 7 78 7 N 8 7 8 N 8 8 N 7 N 7 N 7 7 N7 77 7 7 7 7 78 N 7 N 7 N 7 7 N 8 N 7 N 7 N 777 7 78 N 7 7 7 N N N2 3 7 g O v ` 7 2O 7 3 2O 7 3 a 2O 7 3 7 gO 7 8p 8p O 7 g O 7 7N 8p 7O 7 72 v 8p 3 xx x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x + + + + + + + + + + + + +S^t 8 8 N 77 7 NN NO 7Ot x x xt x xt x + '>hi &K+ ,ng #hnh t_# #I ,ng t$n Ah[ng l 7 7 78 7 N2 3 7 x t t t t +i s Cuyn tnh 7. 43Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phngN!,n -.t- ,ng t$n Ah[ng ny khng x# &Enh ,[ng. 73 Vh$ ,ng s$ng tuyn tnh #K m tr*n Fi;u ,icn l M 8 78 M 87 8 M1 1 1 1 1 ]. >hi &K[ ]88 7 N 8 7 N 7 8 7 8 N 7 NNM 8 72 + + 3 8 M 8 7 O 77 8 Mxx x x x x x x x x x x x xx 1 1 1 1 + 1 1 1 1 ] ]S^t R R8 8 7R R7 8 7x x xx x x +' >hi &K+ ( ) ( )( )( )R R8 8 7R R7 8 7N NR R R R R R R R R R8 7 8 7 8 7 N 8 7 NR 7 R 7 R R R R R R R R8 7 8 N 7 N 8 N 7 NR 7 R 7R 7 R 7 R R R R R 7 R R R 7 R R N N8 7 8 N 7 N 8 8 N 7 7 NR 78R2 3 72 32 3 O 77 O O 7 77 7 p 7 7 pO 77x x xx x xx xx x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx xx x x x x x x x x x x xx + ' + + + + + + _ + + + + + ,R 7 R 7R R R 7 R R R 7 R 7 N N8 N 7 7 N N N7R 7R R R 7 R 7 N8 7 N Nx 8v72 N 3O O 7 7N 8g7 72 37 7 7x xx x x x x x xxx x x x _+ + + + + , _ + + + , 2@3S^t N8 8R R7 7 NRN NRR7N7xt xt x xt x + +' khi &K #K ,ng #hnh t_# #I ,ng t$n Ah[ng nh su-7 7 78 7 N8g2 3 7 77t t t t +N3 56t ,ng t$n Ah[ng tr$ng khng gin N &'# x# &Enh nh su-7 7 78 8 7 7 8 N N 7 N2 3 7 O O 7 x x x x x x x x x x + + + +!4i N8 7 N2 + + 3 x x x x bQy tJm ,ng #hnh t_# #I ,ng t$n Ah[ng tr%n. 9inh !i%n t: lm nh Fi t*A nh..OK P!H>ng G!1G P&5+O9Gi s Fi;u thZ# #I ,ng t$n Ah[ng 2 3 x tr$ng #[ sG 8 72 + +...+ 3n- 2 2 2 li s Cuyn tnh 7. 44Chng 2. Dng song tuyn tnh Dng ton phng+ 82 3 2 + 3n00 0u u u ! x x + !4i 2 + 300! 2 2 >hi &K+ 88 87 878 77 78 7......2 3... ... ... ......nn0n n nn! ! !! ! !1 !! ! ! 1 1 1 1 1 ]56t ## &Enh thZ# #$n #hnh #I m tr*n 188 878 88 7 878 77X X...X ,"t2 3! !! 1! ! 2y3Tu tBt # ## &Enh thZ# #$n #hnh &/u kh# M+ tZ# l-8 7MX MX...X Mn + thJ tjn ti Ah[ng AhA+ g(i l Ah[ng AhA z#$Fi &; tJm mt#[ sG R R R8 7R\ X X...X ]n( 2 2 2s$ #h$ ,ng t$n Ah[ng 2 3 x #K ,ng #hnh t_# su &hi k Y 7+ t gii h078 77777878 77N7 Mv7N pM7 + ' '+ >hi k i N+ t gii h0N8 N7 NNN8 N7N8 NNN7 7 M7NM77 L 8 + + + ' Chy NN88g + t gii h0 &'# N8v8g ! N7878g)*y #[ sG m4i lR 88R7 8 7R 8 7 NN7p vv 878g222 2 22 2 22 ' + 5K P!H>ng G!1G g91 t4$ 49Qng" #$n! @A 2.2.1" C[ dng ton phng tGHn khng g!n .2*toG (u*4d h=u hn *hAu( "Au *> ,5t * sM *hnh tX* 4 * sM tG\* *hu]n *T! khng g!n (u*4d. CI* .2*toG *T! * sM *hnh tX* "> g; 4 *I* phng *hnh *T! dng ton phng . C!Eng hi &K+ &^t 8 M M7 8 Mg 7 8OC 1 1 1 1 ] suy r 8 7 gM 8 7M M 8C 1 1 1 1 ] ! 8 M MM 8 MM M yOC 1C 1 1 1 1 ]Chy #[ sG #hnh t_# #I N Fnng #[ sG - s$ #h$ C #hnh l m tr*n &ri #[ sG t #[ sG#hnh t_# sng #[ sG -+ hy t &Q s ,=ng Ah6A &ri Fin. R 7 R g RR 7 RRx x y %y y %% % +'' () 2" bQy & ,ng t$n Ah[ng N Fin th:# su &ng t4Qn W!Xng g9&n :M5t+4 t!Y5"2.2.1 Dng t+Fn G!H>ng -15 7$n! (H>ng" #$n! ng!%& 2.2.1" Yng t$n Ah[ng tr%n 1 khng gin !"#t$r V g(i l xI* "anhdngnu 2 3 M x >&i !4i m(ix kh# !"#t$r M. Tg'# li nu 2 3 M x "Au dng. O+* 4, nu *> dng *hnh tX*. 7 78 82 3 ...n nx )t ) t + +thS )

d e .:Y ^, f, n. N!,n -.t"Gi s V l mt khng gin !"#t$r n #hi/u tr%n . >hi &K+ mt ,ng t$n Ah[ng tr%n) &'# g(i l ,ng t$n Ah[ng th:#. Z/ 7J 2.2.2"Cho 4 ,5t dng ton phng th\*. O! *> thK tS, th?y ,5t * sM N *T!V s!o *hoW 7 7 7 78 82 3 ... ...p p Gx x x x x + + + tGong "> 8 7+ +...+Gx x x4 t;! "5 *T! .2*toG x th2oN.#$n! @A 2.2.D" C; dng *hnh tX* *T! dng ton phng th\*. 7 7 7 78 8 8 8 82 3 ... ... 2 +...+ M3p p p p G G Gx * x * x * x * x * * + + + + >"Au *> *gng s# p *I* hB s# dng. s# GVp *I* hB s# b,. #$n! ng!%& 2.2.[" 9 p ## h0 s ,[ng ! s G 1 p ## h0 s . VhZngminhrnng+nhx-V V K x#&EnhFGi8 72 + 3 2 3 2 3 x y f x f y lmt,ngs$ng tuyn tnh tr%n ). x3 Vh$ ,ng t$n Ah[ng N- _ x# &Enh FGi 7 7 7 N2 + + 3 N 87 p v 7v 87 X 2 + + 3 _ x y % x xy x% y y% % x y % + + 3 w*A m tr*n #I k tr$ng #[ sG #hnh t_#. F3 w*A m tr*n ! Fi;u thZ# t( & #I k tr$ng #[ sG 8228+8+ M3+ 2M+8+83+ 28+ M+833 -#3 w*A m tr*n ! Fi;u thZ# t( & #I k tr$ng #[ sG 7228+ M+ M3+ 2 7+8+ M3+ 2y+ 7+833 - 8M3CJm hng ! x# &Enh tnh suy Fin hy khng suy Fin #I ## ,ng t$n Ah[ngN Fin th:# su-37 7 782 + + 3 7 N y _ x y % x y % +F372 + + 3 7 7 7 _ x y % xy x% y% + +#37 7 7N2 + + 3 7 p 7 v _ x y % x xy x% y y% % + + + + +)4i m(i N2 + + 3 + x y % #h$ tr4#. 883CJm ,ng #hu}n t_# #I ## ,ng t$n Ah[ng su-7 78 7 8 7 8 N 7 N7 7 78 7 N 8 7 8 N 7 N8 7 8 N 7 O N O3 O O3 O 7 N3! x x x x x x x x) x x x x x x x x x* x x x x x x x x+ + + + + ++ + +873CJm ## gi trE &; ## ,ng t$n Ah[ng th:# su &