復(fù)旦大學(xué)謝啟鴻老師高等代數(shù)在線習(xí)題課 思考題分析與解 ep.31
本文內(nèi)容主要有關(guān)于線性映射及其運(yùn)算,在高代白皮書上對應(yīng)第4.2.1節(jié)
題目來自于復(fù)旦大學(xué)謝啟鴻教授在本站高等代數(shù)習(xí)題課的課后思考題,本文僅供學(xué)習(xí)交流
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練習(xí)題1(17級高代期末考試第六大題)? 設(shè)為數(shù)域
上的
階方陣全體構(gòu)成的線性空間,
,
上的線性變換
定義為
.證明:
是冪零線性變換的充要條件是
中至少有一個(gè)是冪零陣.
分析與解 ?注意到是冪零線性變換即
于是充分性顯然,我們只需要證明必要性.
考慮基礎(chǔ)矩陣,有:
從而,
若,則
,于是
.
所以中至少有一個(gè)是冪零陣.
練習(xí)題2(17級高代I期末考試第七大題)? 設(shè)均為數(shù)域上的非零線性空間,
和
是線性映射,滿足
.證明:存在線性映射
,使得
.
分析與解 ?不妨設(shè),取
的一組基
,
的一組基
任取,不妨設(shè)為
從而:
于是線性無關(guān),即它是
的一組基.
注意到,
從而存在個(gè)線性無關(guān)的向量
我們構(gòu)造線性映射如下,只需要考慮
上基向量的取值,有:
于是存在線性映射,使得
.
練習(xí)題3? 設(shè)是有理數(shù)域上的三維線性空間,
是
上的線性變換并且滿足條件
求證:若,則
是線性無關(guān)的向量.
分析與解 ?我們先設(shè)線性相關(guān),即
,代入條件,有:
注意到于是得到方程,由高代白皮書例5.45,因?yàn)?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=f(0)%2Cf(1)" alt="f(0)%2Cf(1)">是奇數(shù),所以原方程沒有有理根.從而必線性無關(guān).下設(shè)
,代入有:
移項(xiàng),有:,注意到線性無關(guān),于是得到方程:
這個(gè)方程也沒有有理根,從而它們是線性無關(guān)的向量.
練習(xí)題4(14級高代I每周一題第7題) ?設(shè)是有理數(shù)域
上的
階方陣,
是
上的
維列向量,滿足:
證明:若,則
是
維列向量空間
的一組基.
分析與解 ?若線性相關(guān),不妨設(shè)
,代入得:
因?yàn)?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=%5Calpha_1%5Cneq0" alt="%5Calpha_1%5Cneq0">從而得到方程組:,這個(gè)方程沒有有理根,于是
線性無關(guān).
若線性相關(guān),則不妨設(shè)
,同樣代入得
于是可以得到方程組:
整理得:
這個(gè)方程沒有有理根,從而線性無關(guān).下設(shè)
,同樣代入可以得到方程:
這個(gè)方程也沒有有理根,從而是
維列向量空間
的一組基.
推廣 ?設(shè)是有理數(shù)域上的
階方陣(其中
為素?cái)?shù)),
是
上的
維列向量,滿足:
則若,則
是有理數(shù)域上的
維列向量空間
的一組基.
參考資料
1.復(fù)旦大學(xué)謝啟鴻高等代數(shù)習(xí)題課_嗶哩嗶哩_bilibili
2.謝啟鴻高等代數(shù)博客(https://www.cnblogs.com/torsor/)