der affine Unterraum zu U durch v. Auch wenn es die Namensgebung nahelegt, so handelt es sich dabei im Allgemeinen nicht um einen Untervektorraum von V. Für v∈/U ist nämlich 0∈/v+U. Für die additive Gruppe ist U⊂(V,+)Untergruppe und v+U ist die Nebenklasse zu v: [v].
Quotientenvektorräume
Der Quotientenvektorraum (oder kurz Quotientenraum) V/U ist die Menge der affinen Unterräume zu U. Der folgende Satz zeigt, dass es sich tatsächlich um einen Vektorraum handelt.
Satz 16NF
Sei V ein K-Vektorraum und U⊆V ein Untervektorraum. Für u,v∈V, λ∈K definieren wir Vektoraddition [u]+[v]:=[u+v] und der Skalarmultiplikation λ[u]:=[λu].
Dann ist V/U wird mit den so definierten Operationen ein Vektorraum.
Beweis
Die Verknüpfungen sind wohldefiniert, d.h. sie hängen nicht vom Repräsentanten ab. Für u1,u2∈U ist [u]=[u+u1] und [v]=[v+u2]. (u+u1)+(v+u2)=u+v+∈U(u1+u2) d.h. [(u+u1)+(v+u2)]=[u+v] Analog: λ⋅(u+u1)=λu+∈Uλu1, d.h. [λ(u+u1)]=[λu]. Vektorraumaxiome: [0]=U. Die Axiome folgen direkt aus Axiomen für V(λ+μ)[v]=[(λ+μ)v]=[λv+μv]=[λv]+[μv]=λ[v]+μ[v]. λ[u+v]=λ[u]+λ[v] läuft analog. λ[μv]=(λμ)[v]=[λμv]. □
Quotientenabbildung und kanonischer Isomorphismus
Seien U,VVektorräume mit U⊂V. Die Abbildungκ:V→V/U mit v↦[v] heißt Quotientenabbildung.
Nach Satz 15XG ist kerφTeilraum von V, sodass die ganze Konstruktion gerechtfertigt ist.
φ ist wohldefiniert, hängt also nicht vom Verteter ab. Sei [v]=[w], also ∃u∈kerφ:v=w+u. φ([v])=φ(v)=φ(w+u)=φ(w)+φ(u)=φ(w)=φ([w]). φ ist eine lineare Abbildung: φ(α[v]+β[w])=φ([αv+βw])=φ(αv+βw)=αφ(v)+βφ(w)=αφ([v])+βφ([w]).
φ ist surjektiv: Sei w∈imφ, d.h. ∃u∈V mit w=φ(u). Nun ist φ([u])=φ(u)=w.
φinjektiv: zu zeigen kerφ={0} (nach Satz 15XH). φ([v])=0⇒φ(v)=0⇒v∈kerφ⇒[v]=[0]. □
Hochtechnologie ist im wesentlichen mathematische Technologie.
Enquete-Kommission der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften
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