Zestaw 7.

Zadanie 7.1

Niech M3;1 b ¾

edzie przestrzeni ¾

a Minkowskiego, tj. R4 z funkcjona÷em dwuliniowym

: R4

R4 ! R;

((x1; x2; x3; y4); (y1; y2; y3; y4)) = x1y1 + x2y2 + x3y3

x4y4:

(a) Wykazać, ·

ze przestrzeń Minkowskiego jest nieosobliwa ( jest niezdegenerowana).

(b) Pokazać, ·

ze w przestrzeni Minkowskiego dla ka·

zdych x; y; z 2 R, nie wszystkich równych zero (x2 + y2 + z2 > 0), istnieje takie t 2 R, ·

ze wektor (x; y; z; t) jest izotropowy.

(c) W przestrzeni Minkowskiego wskazać, tak ¾

a dwuwymiarow ¾

a podprzestrzeń S, ·

ze istnieje niezerowy

wektor x 2 S, który jest prostopad÷y do ka·

zdego jej wektora.

Zadanie 7.2

Niech (V; !) b ¾

edzie przestrzeni ¾

a dwuliniow ¾

a nad cia÷

em K. Niech q(x) = !(x; x) oznacza norm ¾

e

wektora x 2 V

(a) Udowodnić nast ¾

epuj ¾

ac ¾

a to·

zsamość Cauchy’ego:

q(x) (q(x)q(y)

!(x; y)!(y; x)) = q(q(x)y

!(x; y)x)

dla wszystkich x; y 2 V .

(b) Z punktu (a) wywnioskować dla przestrzeni euklidesowej (V; !) nierówność Cauchy’ego-Schwarza:

(!(x; y))2

q(x) q(y) dla dowolnych x; y 2 V: Zadanie 7.3

W przestrzeni Minkowskiego M3;1 wykazać nierówność typu Cauchy’ego-Schwarza: ( (x; y))2

q(x) q(y)

dla wszystkich x; y 2 R4, takich ·

ze q(x) < 0 i q(y) < 0.

Zadanie 7.4

Udowodnić, ·

ze ka·

zdy skończony zbiór f 1; : : : ; ng parami prostopad÷ych i nieizotropowych wektorów przestrzenie re‡eksywnej (V; !) jest liniowo niezale·

zny w przestrzeni wektorowej V .

Zadanie 7.5

(a) Wyznaczyć rz ¾

ad grupy klas kwadratów K = (K )2 dla nast ¾

epuj ¾

acych cia÷

: K = C, K = R,

K = Q.

(b) Wykazać, ·

ze jeśli K jest cia÷

em skończonym i char K = 2, to K = (K )2.

(c) Wykazać, ·

ze jeśli K jest cia÷

em skończonym i char K 6= 2, to rz ¾

ad grupy K = (K )2 jest równy 2.

(d) Wykazać, ·

ze jeśli K jest cia÷

em o charakterystyce 2, to (K )2 jest podcia÷

em cia÷

a K.

Zadanie 7.6

Niech K b ¾

edzie dowolnym cia÷

em oraz niech a; b 2 K, ab (a + b) 6= 0. Wykazać, ·

ze macierze

a 0

a + b

0

;

0 b

0

ab(a + b)

s ¾

a kongruentne.