Ядро и образ линейного оператора. Инвариантные подпространства. Проекторы. Комплексификация и овеществление
[19/21%]Доказать, что ядро KerA и образ ImA любого линейного оператора в пространстве являются линейными подпространствами пространства , причем если конечномерно, то
Показать, что ядро и образ любого оператора А инвариантны относительно оператора А.
Найти ядро и образ следующих операторов, действующих в пространстве многочленов степени не выше :
оператор сдвига ;
;
;
.
Найти ядро и образ оператора дифференцирования:
в пространстве многочленов степени не выше ;
в пространстве всех многочленов одной переменной;
в вещественном пространстве тригонометрических многочленов, т. е. -периодических функций на числовой прямой вида
Доказать, что для любых подпространств и конечномерного линейного пространства , таких что , найдется такой линейный оператор , что
Доказать, что ядро и образ любого идемпотентного оператора А образуют прямую сумму. Доказать, что А является оператором проектирования на подпространство Im A параллельно Ker A.
Пусть А и В — идемпотентные операторы (проекторы) в одном и том же векторном пространстве. Доказать, что оператор А - В идемпотентен (проектор) тогда и только тогда, когда .
Пусть А- идемпотентный оператор в пространстве . Доказать, что сопряженный оператор в двойственном пространстве также идемпотентен. Каковы его ядро и образ?
Доказать, что сумма и пересечение подпространств и , инвариантных относительно оператора , также инвариантны относительно оператора А.
Доказать, что если оператор обратим, то и имеют одни и те же инвариантные подпространства.
Доказать, что если два оператора A, B, определенные на одном и том же векторном пространстве, коммутируют, то ядро и образ оператора А инвариантны относительно В.
Охарактеризовать матрицы таких операторов А в базисе , что
подпространство инвариантно относительно ;
подпространство инвариантно относительно .
Доказать, что конечномерное вещественное линейное пространство , обладающее некоторой комплексной структурой , имеет четную размерность.
Пусть векторы образуют базис вещественного пространства . Доказать, что векторы
образуют базис комплексификации пространства .
Доказать, что вещественный оператор А вырожден тогда и только тогда, когда вырожден оператор комплексификации .
Пусть векторы образуют базис пространства над полем . Доказать, что векторы образуют базис овеществления .
Пусть A- оператор, действующий в конечномерном комплексном пространстве . Доказать, что оператор имеет неотрицательный определитель.
Пусть — вещественное линейное пространство. Доказать, что имеется следующий естественный изоморфизм вещественных пространств: .
Пусть — вещественное линейное пространство и — некоторая комплексная структура на нем. Доказать, что:
подпространство является одновременно и комплексным подпространством в ), если является инвариантным подпространством оператора ;
оператор определяет комплексный линейный оператор в пространстве , если и только если операторы А и коммутируют: .