Aplicações lineares
Definição, núcleo e imagem, teorema das dimensões e representação matricial.
Linearidade
é linear se para quaisquer e escalares reais .
é necessário, mas não suficiente: envia zero para zero, mas .
Núcleo, imagem e dimensões
e , subespaços do domínio e da chegada. Para de dimensão finita, .
| Propriedade | Critério |
|---|---|
| Injetiva | |
| Sobrejetiva | |
| Bijetiva, ou isomorfismo | Ambas as condições |
Com domínio e chegada da mesma dimensão finita, uma implica a outra; com dimensões diferentes, não.
Para : , . É sobrejetiva e não injetiva; os argumentos enviados para são .
Matriz e composição
Fixadas bases no domínio e na chegada, a coluna da matriz é . Para , a matriz é .
- Calcula o núcleo resolvendo nas coordenadas escolhidas.
- A imagem é gerada pelas colunas; as colunas originais nas posições dos pivôs dão uma base. A dimensão da imagem é .
- Se tem matriz e tem matriz , então tem matriz , desde que a base de saída de seja a de entrada de .
- Uma aplicação bijetiva tem matriz quadrada invertível; a inversa usa com as bases trocadas.
A grelha mostra a ação de , cujas colunas são as imagens dos versores:
Lei a partir de imagens
As imagens de uma base determinam uma única aplicação linear. Se os argumentos dados forem dependentes, as imagens têm de respeitar todas as mesmas dependências.
Com e :
As imagens dadas não são colunas da matriz canónica. Se reúne os argumentos de uma base em coordenadas canónicas e reúne as imagens, então .
Uma aplicação injetiva que não atinge toda a chegada só tem inversa sobre a imagem. Restringir a chegada a torna-a bijetiva; não define uma inversa em pontos fora da imagem.
Uma base do núcleo também dá imagens conhecidas, iguais a zero. Completa-a com direções cujas imagens são dadas e decompõe o argumento nessa base. Com e ,
Confirma o núcleo completo no fim, não apenas que os geradores são enviados para zero.