雙線性映射

雙線性映射

數論中,一個雙線性映射是由兩個向量空間上的元素,生成第三個向量空間上一個元素之函數,並且該函數對每個參數都是線性的。例如矩陣乘法就是一個例子。

定義


設V,W和X是在同一個基礎域F上的三個向量空間。雙線性映射是函數。
使得對於任何W中w,映射是從V到X的線性映射,並且對於任何V中的v,映射是從W到X的線性映射。換句話說,如果保持雙線性映射的第一個參數固定,並留下第二個參數可變,結果的是線性運算元,如果保持第二個參數固定也是類似的。
如果並且有對於所有V中的v,w,則我們稱B是對稱的。
當這裡的X是F的時候,我們稱之為雙線性形式,它特別有用(參見例子標量積、內積和二次形式)。
如果使用在交換環R上的模替代向量空間,定義不需要任何改變。還可容易的推廣到n元函數,這裡正確的術語是“多線性”。
對非交換基礎環R和右模與左模的情況,我們可以定義雙線性映射,這裡的T是阿貝爾環,使得對於任何N中的是群同態,而對於任何M中的是群同態,並還滿足,對於所有的M中的m,N中n和R中的t。

性質


定義的V,W,X是有限維的,則也是。對於就是雙線性形式,這個空間的維度是(儘管線性形式的空間的維度是)。要看出來,選擇V和W的基;接著每個線性映射可以唯一的表示為矩陣,反之亦然。現在,如果X是更高維的空間,我們明顯的有dimL(V如果V,W,X是有限維的,則L(V,W;X)也是。對於就是雙線性形式,這個空間的維度是(儘管線性形式的空間的維度是)。要看出來,選擇V和W的基;接著每個線性映射可以唯一的表示為矩陣,反之亦然。現在,如果X是更高維的空間,我們明顯的有。

例子


• 矩陣乘法是雙線性映射。
• 如果在實數R上的向量空間V承載了內積,則內積是雙線性映射。
• 一般的說,對於在域F上的向量空間V,在V上的雙線性形式同於雙線性映射。
• 如果V是有對偶空間V*的向量空間,則應用運算元是從到基礎域的雙線性映射。
• 設V和W是在同一個基礎域F上的向量空間。如果f是V* 的成員而g是W* 的成員,則定義雙線性映射。
• 在R中叉積是雙線性映射。
• 設是雙線性映射,而是線性運算元,則是在上的雙線性映射。
• 零映射,定義於對於所有中的(v,w),是從到X的同時為雙線性映射和線性映射的唯一映射。實際上,如果,則。