diff --git a/math.typ b/math.typ index 4e46c43..2b79cda 100644 --- a/math.typ +++ b/math.typ @@ -6,3 +6,4 @@ #let complexification(vv) = $vv_upright(C)$ #let rhs = "R.H.S." #let lhs = "L.H.S." +#let restricted(ff, uu) = $ff|_uu$ diff --git a/sections/3A.typ b/sections/3A.typ index bcf62e5..892f2c8 100644 --- a/sections/3A.typ +++ b/sections/3A.typ @@ -1,5 +1,5 @@ #import "../styles.typ": exercise_sol, note, tab, exercise_ref -#import "../math.typ": Poly, LinearMap, ii, span +#import "../math.typ": Poly, LinearMap, ii, span, restricted #note[与原书一致,在本章中,如无其他说明,我们总是假定字母 $U$,$V$ 和 $W$ 都是 $FF$ 上的向量空间。] @@ -383,3 +383,24 @@ #tab 这说明不存在 $T in LinearMap(V, W)$,使得对于任意 $k in {1, dots, m}$,都有 $T v_k = w_k$。 ] + +#exercise_sol(type: "proof")[ + 设 $V$ 是有限维向量空间,$dim V > 1$。证明:存在 $S, T in LinearMap(V)$ 使得 $S T != T S$。 +][ + #let Sr = $restricted(S, U)$ + #let Tr = $restricted(T, U)$ + 设 $v_1, v_2 in V$ 是线性无关的向量组,令 $U = span(v_1, v_2)$。设 $u in U$,则 $u$ 可以唯一地表示为 + + $ u = a_1 v_1 + a_2 v_2 $ + + 其中 $a_1, a_2 in FF$。现在,定义 $Sr: U -> W$ 和 $Tr: U -> W$#footnote[这里使用的是限制算子的记号,表示定义域限制在 $U$ 上,原书第三版的5.14定义了此记号。但是这里无需明白这些定义,将其分别当作两个函数的名字即可。],使得 + + $ Sr(u) &= a_1 v_2 + a_2 v_1 \ + Tr(u) &= (a_1 + a_2) v_1 $ + + #tab 很容易证明 $Sr$ 和 $Tr$ 是线性映射。现在,根据@E-extend-linear-map,存在 $S, T in LinearMap(V)$,使得对于任意 $u in U$,都有 $S u = Sr(u)$ 且 $T u = Tr(u)$。注意到 + + $ S T v_2 = S v_1 = v_2 != v_1 = T v_1 = T S v_2 $ + + #tab 于是 $S T != T S$,这立即完成了证明。 +]