為什麼線性空間要定義在域上?

時間 2021-11-06 19:32:38

1樓:瓦曉得

偶然刷到這個老問題,我剛好可以補充一點大概沒有被提過的資訊:

線性空間一般定義在域上的原因,一句話總結,如某位答主說的,就是如果是關於某個域的話,可以得到很多很好的性質。

線性空間定義、子空間、商空間、線性對映、線性相關/無關、基、維度、有限維線性空間之間的線性對映的矩陣表示、行列式、特徵值特徵向量向量與對角化、Jordan-標準型...

事實上線性空間定義、子空間、商空間、線性對映、線性相關/無關都可以沒有任何問題地關於某個環來定義,得到的就會是模論的相關基礎概念。

但從基(線性無關的生成集合)這玩意兒開始就需要更多性質了,因為:任意 -模都有基,當且僅當 是乙個除環。證明在這裡先略吧。

維度、矩陣表示都依賴於基的存在,因此可以說,要想「一定有基」、「一定有維度這概念」、「一定有矩陣表示」,那麼至少就需要乙個除環來定義線性空間。

另外,行列式根據(其中乙個)定義是唯一的乙個從 對映到 的多線性、交替、範化(multi-linear, alternating, nominated)對映。如果 不是交換環,那多線性就無從談起... 因此,若想行列式在每個有限維線性空間的線性對映上都定義,那就需要 為可交換環。

綜上,不嚴謹地說:「想一直有基&矩陣表示,就起碼需要除環;想一直有行列式,就起碼需要交換環。都一直想要,就起碼需要域」。

2樓:星君大人

非零交換麼環上都可以,因為乙個非零交換麼環一定可以通過同態對映到乙個分式環上,定義相應的乘法並使乙個Abel加法群構成這個分式環的模就可以了

3樓:陳磊

我當時也遇到過這個問題,後來我這樣想的,如果不定義在域上,那麼線性空間裡的第6條定義「對任意k,l∈P,α∈V有(kl)α=k(lα).」,將不合法

4樓:

只有在域上定義,才能保持我們所需要的關於線性空間的各種好的性質。

for example: Every vector space has a basis, but not every Z-module

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