Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 51 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
51
Dung lượng
0,94 MB
Nội dung
Tr ng đ i h c s ph m hà n i Khoa toán ********** C n th nga i s tenx đ i s ngồi Khóa lu n t t nghi p đ i h c is Chuyên ngành: H tên ng ih ng d n khoa h c Th.S Nguy n huy h ng Hà n i – 2009 L ic m n Em xin g i l i c m n chân thành t i tồn th th y giáo khoa Tốn, th y t i s , nh ng ng i t n tình d y d , giúp đ em b n n m h c v a qua c ng nh t o u ki n cho em q trình hồn thành khoá lu n c bi t, em xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y Nguy n Huy H ng, ng i tr c ti p h ng d n, ch b o đóng góp nhi u ý ki n quý báu th i gian em th c hi n khoá lu n Hà N i, ngày 10 tháng n m 2009 Sinh viên C n Th Nga L i cam đoan Khoá lu n k t qu c a b n thân em trình h c t p nghiên c u Bên c nh đó, đ Tốn, đ c bi t s h c s quan tâm t o u ki n c a th y cô giáo khoa ng d n t n tình c a th y giáo Nguy n Huy H ng Trong trình nghiên c u hồn thành b n khố lu n em có tham kh o m t s tài li u ghi ph n tài li u tham kh o Em xin cam đoan k t qu c a đ tài “ i s tenx đ i s ngồi” khơng có s trùng l p c ng nh chép k t qu c a đ tài khác N u sai em xin hoàn toàn ch u trách nhi m Ng i cam đoan Sinh viên C n Th Nga M cl c M đ u Ch ng Ki n th c b tr Ch ng đ i s tenx ………………………………………………….6 13 2.1 nh ngh a 13 2.2 i s tenx 14 2.3 Tính ch t ph d ng c a E 15 2.4 C p ph d ng 17 2.5 ng c u 19 2.6 nh ngh a 20 2.7 ng c u 21 2.8 nh ngh a 22 2.9 i s tenx h n h p 23 2.10 ánh x thu h p ……………………………………………………………….23 2.11 ánh x tenx …………………………………………………………………25 2.12 Tích 26 2.13 ng c u 26 2.14 Tenx mêtric 27 2.15 i s T ( E ) 28 2.16 Phép th 29 2.17 ng c u p E T p ( E ) 30 2.18 i s T ( E ) 32 2.19 Tính đ i ng u gi a T p ( E ) Tp ( E ) 32 2.20 i s T ( E ) 33 Ch i s tenx ph n đ i x ng ng i s tenx đ i x ng 35 3.1 Không gian N p ( E ) 35 3.2 Toán t thay phiên 36 3.3 Không gian đ i ng u 38 3.4 Ph n t ph n đ i x ng c a m t tích 39 3.5 Iđêan N ( E ) 40 3.6 i s E / N ( E ) 40 3.7 Các tenx ph n đ i x ng 41 3.8 Tích vơ h ng 41 3.9 Không gian M p ( E ) 42 3.10 Toán t đ i x ng hoá 42 3.11 Không gian đ i ng u 44 3.12 Ph n t đ i x ng c a m t tích 45 3.13 Iđêan M ( E ) 46 3.14 i s E / M ( E ) 46 3.15 Các tenx đ i x ng 47 3.16 Tích vơ h K t lu n ng 48 ……………………………………………………………………… 49 Tài li u tham kh o 50 M đ u Lý ch n đ tài Ngày nay, nh ng t t ng, ph ng pháp k t qu c a i s thâm nh p vào h u h t l nh v c c a toán h c, t tơ pơ hình h c t i gi i tích xác su t, c ng nh m t s l nh v c c h c, v t lý lý thuy t, hoá h c l ng t Trong đó, đ i s đa n tính, c th ba đ i s đa n tính m t tr ng tu ý, là: đ i s tenx , đ i s đ i x ng, đ i s ngồi đóng vai trò quan tr ng H n n a, vi c nghiên c u v n đ giúp ng i h c phát tri n t duy, có t m nhìn sâu r ng h n v tốn h c T ni m yêu thích c a b n thân v i b môn này, v i s giúp đ t n tình c a th y giáo Nguy n Huy H ng em m nh d n th c hi n khoá lu n t t nghi p v i tiêu đ : " i s tenx đ i s ngồi" M c đích nghiên c u Cung c p nh ng ki n th c c b n v ba đ i s đa n tính m t tr ng tu ý, là: đ i s tenx , đ i s đ i x ng đ i s it ng ph m vi nghiên c u + it ng: Các ki n th c c b n v đ i s tenx đ i s + Ph m vi: N i dung ki n th c ph m vi c a đ i s n tính đ i s đa n tính Nhi m v nghiên c u Tìm hi u v lý thuy t đ i s tenx đ i s Ph ng pháp nghiên c u + Phân tích tài li u có liên quan + T ng h p kinh nghi m b n thân Ch ng ki n th c b tr 1.1 ánh x đa n tính Cho p+ không gian véct Ei (i= 1,…,p), G M t ánh x : E1 E p G đ c g i p – n tính n u i 1 i p x1 , , xi 1 , xi yi , xi 1 , , xp x1 , , xi 1 , xi , , xp x1 , , yi , , xp xi , yi Ei ; , * V i p= đ c g i ánh x song n tính * V i G đ c g i p – hàm s n tính 1.2 Tích tenx * Tính ch t ph d ng: Cho E F không gian véct ánh x song n tính t E F vào khơng gian véct T Ta nói r ng có tính ch t ph d ng n u th a mãn u ki n sau: 1 : Các véct x y x E, y F sinh T, ho c t ng đ ng Im T 2 : N u ánh x song n tính t E F vào khơng gian véct b t k H, t n t i ánh x n tính f : T H cho bi u đ sau giao hoán: EF H f T (1.1) Hai u ki n t ng đ ng v i u ki n sau: : V i m i ánh x song n tính : E F H t n t i nh t m t ánh x n tính f : T H cho bi u đ (1.1) giao hốn * nh ngh a tích tenx Tích tenx c a hai không gian véct E F m t c p T , , : E F T ánh x song n tính có tính ch t ph d ng T c ng đ c g i tích tenx c a E F Kí hi u: E F Tích tenx giao hốn v i ngh a E F F E 1.3 Không gian không gian th ng * Tích tenx c a khơng gian con: Cho ánh x song n tính : E F T có tính ch t ph d ng hai khơng gian E1 E vµ F1 F Cho ' kí hi u c a ánh x thu h p c a lên E1 F1 T1 Im' Khi đó, T , tích tenx ' c a E1 vµ F1 * Tích tenx c a khơng gian th ng: Cho E1 E vµ F1 F không gian T E1, F1 E1 F E F1 ánh x song n tính : E F E F / T E1, F1 đ c đ nh ngh a x, y x y phép chi u t c c m sinh ánh x n tính: : E / E1 F / F1 E F / T E1, F1 cho x, y x, y , x E / E1, y F / F1 T đó, ta có đ ng c u sau: E / E1 F / F1 E F /( E1 F E F1 ) 1.4 Tích tenx c a véct c s Cho a I vµ b F Khi tích a b l nl J I , J t c s c a không gian gian véct E m t c s c a E F c bi t, n u E F h u h n chi u E F c ng h u h n chi u dim E F dim E.dim F 1.5 Tích tenx c a ánh x n tính Cho b n khơng gian véct E , E ' , F , F ' hai ánh x n tính: : E E' , : F F ' Khi đó, ánh x n tính E F E ' F ' đ c xác đ nh b i: x, y x y Do đó, t n t i ánh x n tính: : E F E' F ' cho x y x y ánh x n tính : L E; E ' L F ; F ' L E F ; E ' F ' đ c cho nh sau: , 1.6 Tích tenx c a nhi u khơng gian véct * Tính ch t ph d ng: Ei i 1, p p không gian véct b t k : E1 E p T p - ánh x n tính Ta nói có tính ch t ph d ng n u th a mãn u ki n sau: 1 : Các véct x1 xp , xi Ei sinh T 2 : V i m i p - ánh x n tính : E1 E p H (H khơng gian véct b t kì) có th vi t: x1, , xp f x1 xp f : T H ánh x n tính * nh ngh a: Tích tenx c a không gian véct Ei i 1, p c p T , : E1 E p T p - ánh x n tính có tính ch t ph d ng Kí hi u E1 E p 1.7 Khơng gian tích * M t tích trong khơng gian véct E hàm s song n tính đ i x ng (,) khơng suy bi n E * Khơng gian tích E F đ c g i tích tenx c a hai khơng gian tích E F 1.8 Các không gian đ i ng u * ánh x song n tính: Cho hai h ba khơng gian véct E , E ' , E '' vµ F , F ' , F '' hai ánh x song n tính: : E E ' E '' vµ : F F ' F '' Khi đó, t n t i nh t ánh x song n tính: : E F E ' F ' E '' F '' cho x y, x' y' x, x' y, y' ; x E , x' E ' , y F , y' F ' * Hàm s song n tính: V i m i c p hàm s song n tính vµ E E ' F F ' c m sinh m t hàm s song n tính E F E ' F ' cho: 10 Vì N p E n đ nh đ i v i nên suy u u N p E Do u u N p E M t khác: u u N p E V y u u N p E B ng ph ng pháp quy n p (3.1) đ c ch ng minh 3.2 Tốn t thay phiên M t tenx u p E đ c g i ph n đ i x ng n u u u ví i Sp T p t t c tenx ph n đ i x ng b c p không gian X p E c a p E Toán t thay phiên p E ánh x n tính A : p E p E đ xác đ nh b i: A c p! T đ nh ngh a ta suy v i S p 1 p! p! = A p! A. Do đó, ta có: T A. A, Sp (3.2) A A, Sp (3.3) ng t : Ti p theo, ta thi t l p quan h sau: Và Ker A N p E (3.4) Im A X p E (3.5) 37 Th t v y, cho u x1 xp N p E Khi đó, xét phép chuy n trí cho u u T công th c (3.2) ta có Au Au Do v y Au i u ch ng t N p E Ker A M t khác, t đ nh ngh a c a A suy v i u p E Au u u u N p E p! N u Au u N p E hay Ker A N p ( E ) V y công th c (3.4) đ c ch ng minh ch ng minh cơng th c (3.5), ta xét (3.3) có: Im A X p E M t khác v i u X p E Au u X p E Im A Ti p theo, t cơng th c (3.3) ta có A2 A Th t v y 1 A A p! p! A A A2 p!. A p! Hay A2 A Vì v y A m t phép chi u T h th c (3.4) (3.5) ta có t ng tr c ti p p E X p E N p E Do đó, m i tenx u p E đ u phân tích đ u v w, Tenx v Au đ (3.6) c nh t d i d ng v X p E , w N p E c g i ph n t đ i c a u 38 3.3 Không gian đ i ng u Gi s r ng E, E* c p không gian đ i ng u A toán t thay phiên c a p E* , p N u x*1 x* p x1 xp l n l t tenx phân tích đ c p E * vµ p E Ta có v i b t k S p x*1 x* p , x1 xp x*1 , x 11 x* p , x 1 p * 1 = x * p , x1 x , xp = 1 x*1 x* p , x1 xp Do đó, ta có đ ng th c u , u * 1u* , u , u* p E* ,u p E Ch ng t vµ 1 phép tốn đ i ng u Vì A 1 1 vµ A p! p! p! Nên suy A vµ A phép toán đ i ng u, t c là: u* , A u = Au* , u , u* p E* ,u p E T tính ch t đ i ng u c a A vµ A s h n ch c a tích vơ h (3.7) ng lên E không gian Im A X p E vµ Im A X p E * khơng suy bi n Và ta có tính ch t đ i ng u gi a X p E vµ X p Gi s đ * u* x*1 x* p vµ u=x1 xp l n l t tenx phân tích c p E * vµ p E T cơng th c (3.7) ta có: 39 A x*1 x* p , A x1 xp x*1 x* p , A2 x1 xp x*1 , x 11 x* p , x 1 p p! Do v y A x*1 x* p , A x1 xp det x*i , x j p! (3.8) 3.4 Ph n t ph n đ i x ng c a m t tích Cho E p E m t đ i s tenx E không gian véct p 0 N p E p E, p Tr c N1 E N E Khi đó, A ánh x ng h p p=1 p=0 ta quy đ ng nh t 1 E 0 E công th c đ tr c thi t l p v n ng h p p=0 p=1 Theo đ nh ngh a c a Np(E) ta có: N p ( E) q E N p q ( E) p E N q ( E) N p q ( E) p 0, q (3.9) Bây gi , cho u p E v q E tenx b t kì Khi đó, ta có th vi t u Au u1, u1 N p ( E) v Av v1, v1 N q ( E) Do u v Au Av Au v1 u1 Av u1 v1 Tác đ ng phép chi u A vào đ ng th c t công th c (3.9) (3.4) ta có cơng th c A (u v) A ( Au Av) Vì A phép chi u nên suy A ( Au v) A (u v) A (u Av) 40 (3.11) i s th ng E / N ( E) 3.5 Iđêan N(E) Cho t ng tr c ti p N ( E) N p ( E) Công th c (3.9) ch ng t N(E) m t p iđêan phân b c đ i s phân b c E Bây gi , gi s r ng u p E v q E tenx b t kì Khi đó, ta có: u v (1) pq v u N p q ( E) Th t v y, n u hoán v đ (3.12) c cho b i (1, , p, p 1, , p q) (q 1, , p q,1, , q) Suy (u v) v u (1) pq Do đó, t (3.1) ta có u v (1) pq v u u v (u v) N pq (E) Tác đ ng toán t A vào (3.12) ta có cơng th c A u v 1 A v u ; pq 3.6 u p E; v q E (3.13) i s E / N ( E ) Cho phép chi u t c : E E / N ( E) (3.14) Vì N(E) iđêan E , phép nhân E / N ( E) là: a. b a b ; a, b E (3.15) T công th c (3.15) suy phép nhân có tính ch t k t h p 1 ph n t đ n v Vì iđêan N ( E ) đ đ c sinh đ i s th c phân b c đ i s phân b c E , s phân b c ng E / N ( E ) b i: E / N( E ) p E p E / N ( E ) m t đ i s phân b c Vì N E N E , đ c bi t 1 E 0 E l n l nh t 1 E 0 E t t đ ng c u v i 1 E E 0 E Do đó, ta s đ ng ng ng v i E T (3.13) ta có h th c giao hoán: 41 uv 1 vu pq (3.16) v i b t kì hai ph n t thu n nh t b c p q đ i s E / N ( E) 3.7 Các tenx ph n đ i x ng Ta đ nh ngh a không gian véct X E E nh sau: X E X p E p m r ng phép chi u A : p E p E (trong 1 E 0 E A i ) t i ánh x Ker A N E vµ Im A X E n tính A : E E Khi đó, ta có: H n n a, A phép chi u E N E X E N u ánh x thu h p c a phép chi u lên không gian véct X(E) : X E E / N E đ ng c u n tính thu n nh t b c không Cho X : E X E ánh x thu h p c a A Khi đó, bi u đ sau giao hoán: E X X E E / N E 3.8 Tích vơ h (3.17) ng Cho c p không gian vect đ i ng u E,E* Khi đó, t n t i tích vơ h E* T (3.7) ta suy s h n ch c a tích vơ h ng E ng t i không gian véct X(E) X(E*) không suy bi n Vì : X E E / N E m t đ ng c u n tính, tích vơ h E / N E , E* / N ( E* ) đ c cho nh sau: u* , u p! u* , u , Rõ ràng, tích vơ h ng c p u* X p E* , u X p E ng (3.18) ph thu c vào s phân b c H n n a, t (3.17) (3.18) suy 42 (3.18) u* , u Xu* , Xu (3.19) Au* , Au p! Au* , Au v i u* p E* , u p E Bây gi , gi s u u* phân tích đ u x1 xp , c u* x* x* p K t h p (3.8) (3.19) ta có ( x* x* p ), ( x1 xp ) det x* i , x j (3.20) Bây gi , cho E không gian tích Khi đó, E đ i ng u v i theo quan h tích ta có th đ t E*= E H n n a, tích vơ h E khơng suy bi n Do đó, tích đ E / N E là: u, v p! u, v ; ng c xác đ nh không gian th ng u, v X( E) T (3.20) ta có: ( x1 xp ), ( y1 yp ) det xi , yj ; x i E, yj E Tenx đ i x ng 3.9 Không gian M p E Gi s không gian M p E c a p E đ c sinh b i tenx u u u p E phép chuy n trí Khơng gian M p E n đ nh đ i v i m i phép chuy n trí Th t v y, n u v u u M p E ' phép chuy n trí ta có: ' v 'u u u u u ' u M p E V i m i u p E hoán v ta có: u u M p E (3.21) 3.10 Toán t đ i x ng hóa M t tenx u p E đ c g i đ i x ng n u u u; Sp T p tenx đ i x ng m t không gian Y p E c a p E Ti p đó, cho ánh x n tính S : p E q E đ c cho b i: 43 S p! (3.22) T đ nh ngh a ta suy v i Sp S S S; V y T p! ng t ta có = = S p! Sp S S; Sp Bây gi , ta s ch ng minh r ng Và Ker S M p ( E) (3.23) Im S Yp ( E) (3.24) Th t v y, v M p E v u u , phép chuy n trí Vì S S S v Sv Mà S v S u u S u u S u u Sv V y Sv Sv Sv hay v Ker S M p E Ker S Ng c l i, gi s v Ker S Sv ta có: v u u p! = u u u u M p E p! Sv v hay v M p E Ker S M p E V y công th c (3.23) đ c ch ng minh ch ng minh (3.24) ta có: Vì S S nên u p E ta có: Su Su Su Y p E hay Im S Y p E Ng c l i, u Y p E ta có: u u ta l i có Su 1 u u u p! p! 44 u Im s hay Y p E Im s V y công th c (3.24) đ c ch ng minh H n n a, S phép chi u nên S2 S (3.25) Do v y, ta có t ng tr c ti p: p E Y p E M p E Toán t S đ (3.26) c g i toán t đ i x ng hóa p E Su đ c g i ph n t đ i x ng c a u 3.11 Không gian đ i ng u Gi s E, E* c p không gian đ i ng u cho S toán t đ i x ng p E* ( p 2) Sp , u* p E* , u p E ta có: vµ 1 phép tốn đ i ng u nhau, t c là: u* , u 1u* , u Mà S 1 S 1 p! p! p! nên ta có: u* , Su Su* , u , u* p E* , u p E (3.27) hay S vµ S toán t đ i ng u T (3.27) ta suy s thu h p c a tích vơ h ng t i không gian Y p E* , Y p E không suy bi n Cho u* x* x* p vµ u x1 xp tenx phân tích đ c T (3.25) (3.27) ta có: S x* x* p , S x1 xp x x x* x* p , S2 x1 xp x* x* p , S p x* 1, x (1) x* p , x ( p) p! 45 (3.28) perm ij 1 (1) p( p) (3.28) đ c vi t d i d ng: S x*1 x* p , S x1 xp perm x* i , xj p! (3.29) 3.12 Ph n t đ i x ng c a m t tích Cho E đ i s tenx E không gian vect M p E p E Ta có M E M E đ nh ngh a S ánh x đ ng nh t 0 E 1 E Trong tr ng h p cơng th c đ c xây d ng v n Bây gi , cho v u u ph n t b t kì c a M p E , p w q E tenx b t kì Khi đó, ta có: v w u w u w u w ' (u w) ' Sp q phép chuy n trí đ c cho b i: (v) nÕu v p ' (v) v nÕu p v p q Suy T M p E q E M p q E (3.30a) p E M q E M p q E (3.30b) ng t ta có: v i u p E vµ v q E b t kì Ta có th vi t: u Su u1; u1 M p E vµ v Sv v1; v1 M q E Do : u v Su Sv Su v1 u1 Sv u1 v1 , hay S u v S Su Sv Vì S phép chi u nên s su v s u v s u sv v i u p E vµ v q E V y 46 S u v S Su Sv (3.31) = S u Sv S Su v v i u p E vµ v q E i s th ng E / M E 3.13 Iđêan M(E) Cho t ng tr c ti p M E M p E p Công th c (3.30a) (3.30b) ch ng t M(E) iđêan phân b c đ i s phân b c E Gi s u p E vµ v q E hai tenx b t kì Khi đó, ta có u v v u M p q E Th t v y, n u hoán v cho b i: 1, , p, p 1, , p q q 1, , p q,1, , q u v v u Ta có: u v v u u v u v M p q E M r ng ra, n u u E vµ v E hai tenx b t kì thì: u v v u M E (3.32) i s E / M E 3.14 Cho phép chi u t c: : E E / M E Vì M(E) iđêan đ i s E , m t phép nhân sinh E / M E đ c cho b i: a b a. b; a, b E T (3.33) ta có phép nhân có tính ch t k t h p 1 ph n t đ n v 47 (3.33) T (3.32) suy phép nhân có tính ch t giao hốn Vì M ( E ) phân b c, s phân b c sinh đ i s th ng E / M ( E ) là: E / M ( E ) p E p Và E / M ( E ) đ i s phân b c Vì M E M E Khi đó, s thu h p c a lên 1 E vµ 0 E đ ng c u Do đó, ta đ ng nh t 1 E v i E 0 E v i 3.15 Các tenx đ i x ng Cho Y E E không gian đ c cho b i Y E Y p E p M r ng phép chi u S : p E p E( S i 1 E 0 E ) t i ánh x n tính S : E E Khi đó, ta có: Ker S M ( E ) Im S Y( E ) E M ( E ) Y( E ) ánh x thu h p c a lên không gian Y(E) đ ng c u thu n nh t b c không : Y( E) E / M E N u Y : E Y( E) ánh x thu h p c a S t i E, Y( E) , ta có bi u đ sau giao hoán: Y E Y( E ) E / M ( E ) (3.34) 48 3.16 Tích vơ h ng Cho E E* c p khơng gian véct đ i ng u tích E vµ E* Theo ph n 3.11, s h n ch c a tích vơ h khơng suy bi n Do đó, có tích vơ h ng t i không gian Y( E ) Y( E * ) ng gi a không gian véct E / M ( E ) , E* / M E* là: u* , u p! u* , u (3.35) u Y ( E ), u Y ( E ) * Rõ ràng, tích vơ h p * p ng (3.35) ph thu c vào s phân b c H n n a, t (3.35) (3.34) ta có: u* , u p! su* , su , Cho u* u phân tích đ (3.36) c u x1 xp , T (3.36) (3.29) ta có: u* E* , u E u* x* x* p x* x* p , x1 xp perm x* i , x j 49 K t lu n tài khơng ch có ý ngh a v m t lý thuy t mà có ý ngh a c v m t th c ti n Nó cung c p m t ph n lý thuy t v ba đ i s đa n tính m t tr ng, là: đ i s tenx , đ i s ngoài, đ i s tenx đ i x ng Qua đó, có nh ng ng d ng c a đ i s vào hình h c, gi i tích, c h c, v t lí,… Tuy nhiên, th i gian có h n trình đ c a tơi h n ch nên đ tài không th tránh kh i nh ng thi u sót Tơi r t mong đ c s đóng góp ý ki n c a th y, cô giáo b n sinh viên đ đ tài ngày đ h n 50 c hoàn thi n Tài li u tham kh o Ti ng Vi t [1].Nguy n H u Vi t H ng, [2] Hồng Xn Sính, is đ ic is đ ic ng, Nhà xu t b n giáo d c, 1999 ng, Nhà xu t b n giáo d c, 1994 Ti ng Anh [1] W Greub, Multilinear Algebra, Springer- Verlag, 1978 51 ... A' đ c g i đ ng c u đ i s n u v a m t đ ng c u vành v a m t đ ng c u K – không gian véct 1.13 i s phân b c *Vành phân b c: Vành phân b c A vành có th phân tích đ c thành t ng tr c ti p nhóm... (A1) A v i hai phép toán c ng nhân l p thành m t vành (A2) A v i phép c ng phép nhân vô h ng l p thành m t không gian véct K (A3) Hai c u trúc vành không gian véct A ràng bu c b i u ki n: ... F vào khơng gian véct T Ta nói r ng có tính ch t ph d ng n u th a mãn u ki n sau: 1 : Các véct x y x E, y F sinh T, ho c t ng đ ng Im T 2 : N u ánh x song n tính t E F vào