plik


ÿþ(1) A.BiaBynicki-Birula, Algebra Liniowa z Geometri, PWN, Warszawa 1976. (2) J.Gancarzewicz, Algebra Liniowa z Elementami Geometrii, UJ Skrypty Uczelniane, Kraków 1993. (3) N.Jefimow, E.Rozendorn, Algebra Liniowa wraz z Geometri Wielowymiarow, PWN, Warszawa 1974. (4) T.Lawson, Linear Algebra, John Wiley&Sons,Inc. 1996. (5) Z.Opial, Algebra Wy|sza, PWN, Warszawa 1967. (6) A.Mostowski, M.Stark, Algebra Liniowa, PWN, Warszawa 1969. 1 ROZDZIAA 1 Wstp 1.1. Relacje Relacj okreslon na zbiorach A i B nazywamy dowolny podzbiór R iloczynu kartezjaDskiego A×B. R ‚" A × B aRb Ð!Ò! (a, b) " R. Relacj dwuargumentow R okre[lon w zbiorze A (R ‚" A2) nazywamy (1) zwrotn je|eli "a " A aRa (2) symetryczn je|eli "a, b " A aRb =Ò! bRa (3) przechodni je|eli "a, b, c " A aRb, bRc =Ò! aRc Relacj R ‚" A2 nazywamy relacj równowa|no[ci, je|eli jest " zwrotna, " symetryczna, " przechodnia. 3 R ‚" A2, a " A - dowolny element. Klas równowa|no[ci elementu a wzgldem relacji R nazywamy zbiór wszystkich elementów zbioru A, które speBniaj z a relacj R. [a]R = {b " A : aRb} = {b " A : (a, b) " R} Zbiorem ilorazowym lub ilorazem zbioru A przez relacj R nazywamy zbiór wszystkich klas równowa|no[ci wzgldem relacji R. A/R = {[a]R : a " A} [a]R ‚" A i [a]R = " PrzykBad A - zbiór punktów na mapie, "x, y " A xRy Ô! x i y maj t sam wysko[ nad poziomem morza klasy równowa|no[ci - poziomice, Zbiór ilorazowy - zbiór poziomic TWIERDZENIE 1.1.1. R ‚" A2 - relacja równowa|no[ci "a, b " A [a]R = [b]R Ô! aRb [a]R )" [b]R = " Ô! [a]R = [b]R B - dowolny, niepusty zbiór, {Bi}i"I - rodzina niepustych podzbiorów B "i " I Bi ‚" B, Bi = " B = Bi i"I "i, j " I i = j Ò! Bi )" Bj = " {Bi}i"I - podziaB zbioru B WNIOSEK 1.1.1. (1) Klasy równowa|no[ci tworz podziaB zbioru A. (2) Ka|dy podziaB {Ai}i"I zbioru A wyznacza relacj równowa|no- [ci aRb Ô! "i " I : a, b " Ai Relacja przystawania modulo m Z - zbiór liczb caBkowitych, m "N, <"m‚"Z2, N= {1, 2, . . .} "a, b "Z a <"m b Ô! m | a - b Ô! a-b "p " Z : a - b = pm Ô! " Z m <"m - relacja równowa|no[ci [0] = {. . . - 2m, -m, 0, m, 2m . . .} [1] = {. . . - m + 1, 1, m + 1, 2m + 1 . . .} . . . . . . . . . . . . . . . [m - 1] = {. . . - m - 1, -1, m - 1, . . .} Z/<" = {[0] , [1] , . . . , [m - 1]} m Z/<" ozn Zm ozn {0, 1, . . . , m - 1} = = m 1.2. Odwzorowania Relacj R okre[lon na zbiorach A i B nazywamy odwzorowaniem, je|eli "a " A "b " B : aRb "a " A, "b, c " B aRb, aRc Ò! b = c "a " A "!b " B : aRb B B B A A A B A B A B A B B A A f : A -’! B f A B " A - dziedzina " B - przeciwdziedzina " b = f(a) (afb) - warto[, obraz elementu a poprzez od- wzorowanie f obraz zbioru A f(A) = {b " B : "a " A, f(a) = b} ‚" B " obraz podzbioru A ‚" A f(A ) = {b " B : "a " A , f(a) = b} ‚" B " przeciwobraz podzbioru B ‚" B f-1(B ) = {a " A : f(a) " B } ‚" A " zacie[nienieniem odwzorowania f : A -’! B do podzbioru A ‚" A nazywamy odwzorowanie g : A -’! B takie, |e "a " A g(a) = f(a) ozn g = f |A Odwzorowanie f : A -’! B nazywamy: (1) iniekcj (odwzorowaniem ró|nowarto[ciowym), je|eli "a, a " A a = a Ò! f(a) = f(a ) "a, a " A f(a) = f(a ) Ò! a = a (2) suriekcj (odwzorowaniem na caBy zbiór B), je|eli "b " B "a " A : f(a) = b f(A) = B (3) bijekcj (odwzorowaniem wzajemnie jednoznacznym), je|eli jest iniekcj i suriekcj. Odwzorowaniem odwrotnym do odwzorowania bijektywnego f : A -’! B nazywamy odg : B -’! A takie, |e "b " B g(b) = a Ô! f(a) = b ozn g = f-1. Odwzorowanie odwrotne jest równie| bijekcj. f A B g eA : A -’! A - identyczno[ "a " A eA(a) = a. eA A A h : A -’! B, g : B -’! C Odwzorowanie f : A -’! C takie, |e "a " A ozn f(a) = g(h(a)) = (g æ% h)(a) nazywamy zBo|eniem (iloczynem) odwzorowaD h i g. f A C h g B f æ% eA = f eB æ% f = f f f A B A B eA f f eB A B " SkBadanie odwzorowaD nie jest przemienne. " SkBadanie odwzorowaD jest Bczne. h : A -’! B, g : B -’! C, f : C -’! D f æ% (g æ% h) = (f æ% g) æ% h "a " A [f æ% (g æ% h)](a) = f((g æ% h)(a)) = = f((g(h(a))) = [(f æ% g) æ% h](a) f g h A D h f g B g h f g C " Dla dowolnego odwz. bijektywnego f : A -’! B eA eB A A B B f f-1 f-1 f B A f-1 æ% f = eA f æ% f-1 = eB TWIERDZENIE 1.2.1. Odwzorowanie f : A -’! B jest bijekcj wtw gdy istnieje odwzorowanie g : B -’! A takie, |e g æ% f = eA, f æ% g = eB. Odwzorowanie g speBniajce ten warunek jest jednoznacznie wyznaczo- ne wzorem g = f-1. TWIERDZENIE 1.2.2. ZBo|enie odwzorowaD bijektywnych jest bijekcj i zachodzi zwizek (gh)-1 = h-1g-1. TWIERDZENIE 1.2.3. Niech f : A -’! B bdzie bijekcj. Wów- czas (f-1)-1 = f. TWIERDZENIE 1.2.4. (o faktoryzacji) Dowolne odwzorowanie f : A -’! B mo|na przedstawi w postaci zBo|enia suriekcji i iniekcji. (f) ‚" A2 - relacja, taka |e: "a, b " A a(f)b Ô! f(a) = f(b) (f) - relacja równowa|no[ci f A B k f" A/(f ) f = f" æ% k "a " A k(a) = [a](f), "[a](f) " A/(f ) f"([a](f)) = f(a). f k f" WNIOSEK 1.2.1. Je[li dodatkowo zaBo|ymy, |e f jest suriekcj, to wówczas f" jest bijekcj. f k f" PrzykBad f R k f" A/(f ) 1.3. DziaBania DziaBaniem wewntrznym w zbiorze A nazywamy dowolne od- wzorowanie h : A × A -’! A. (1) przemienno[ "a, b " A h(a, b) = h(b, a) (2) Bczno[ "a, b, c " A h(h(a, b), c) = h(a, h(b, c)) (3) e " A - element neutralny, je[li "a " A h(a, e) = h(e, a) = a (4) je[li istnieje element neutralny e, to elementem odwrotnym do dowolnego elementu a " A , nazywamy element b " A speBniajcy warunek: h(a, b) = h(b, a) = e (5) h, g : A × A -’! A - dwa dziaBania - rozdzielno[ dziaBania h wzgldem g oznacza "a, b, c"A h(g(a, b), c) = g(h(a, c), h(b, c)). DziaBaniem zewntrznym w zbiorze A nazywamy dowolne od- wzorowanie g : F × A -’! A. F - zbiór operatorów. R ‚" A2 - relacja równowa|no[ci, h : A × A -’! A - dziaBanie wewntrzne, g : F × A -’! A - dziaBanie zewntrzne. Relacj R nazywamy: (1) zgodn z dziaBaniem wewntrznym h (kongruencj), je[li "a, b, a , b " A aRa bRb Ò! h(a, b) R h(a , b ) (2) zgodn z dziaBaniem zewntrznym g (kongruencj), je[li "a, b " A, "x " F aRb Ò! g(x, a) R g(x, b) ozn ozn h(a, b) = ab, g(x, a) = xa aRa aRb Ò! xa R xb bRb Ò! ab R a b ozn h(a, b) = a + b aRa bRb Ò! (a + b) R (a + b ) R - relacja równowa|no[ci zgodna z dziaBaniem " wewntrznym h, " zewntrznym g. W zbiorze ilorazowym A/R okre[lamy dziaBanie indukowane " wewntrzne h", " zewntrzne g". "a, b " A, "x " F h" : A/R × A/R -’! A/R g" : F × A/R -’! A/R h"([a], [b]) = [h(a, b)] g"(x, [a]) = [g(x, a)] [a][b] = [ab], x[a] = [xa], [a] + [b] = [a + b] f : A -’! B, g : C -’! D, (f × g) : A × C -’! B × D, (f × g)(a, c) = (f(a), g(c)) h A × A A k × k k A/R × A/R h" A/R h" æ% (k × k) = k æ% h g F × A A eF × k k F × A/R g" A/R g" æ% (eF × k) = k æ% g DziaBania indukowane maj te same wBasno[ci co dziaBania wyj[cio- we. Relacja <"m†" Z2 jest zgodna z dodawaniem i mno|eniem w Z. W zbiorze Zm mamy dwa dziaBania indukowane dodawanie i mno- |enie mod m. 1.4. Struktury Algebraiczne Struktur algebraiczn okre[lon na zbiorze A nazywamy sys- tem (A, F1, . . . , Fm, h1, . . . , hn, g1, . . . , gm) A = " - zbiór, hi : A × A -’! A i = 1, . . . , n - dziaBania wewntrzne, gj : Fj × A -’! A j = 1, . . . , m - dziaBania zewntrzne. (1) PóBgrupa - (G, ·) · - Bczne (2) Grupa - (G, ·) (G, ·) - póBgrupa istnieje element neutralny, ka|dy element posiada odwrotny. · - przemienne, to grup nazywamy abelow (przemienn) (3) Pier[cieD - (P, +, ·) (P, +) - grupa abelowa, (P, ·) - póBgrupa prawa rozdzielno[ci: "a, b, c"P a(b + c) = ab + ac (a + b)c = ac + bc (4) CiaBo - (F, +, ·) (F, +) - grupa abelowa, (F \ {0}, ·) - grupa abelowa prawo rozdzielno[ci: "a, b, c"F a(b + c) = ab + ac (5) PrzestrzeD wektorowa - (V, F, +, ·) (V, +) - grupa abelowa, (F, +, ·, 0, 1) - ciaBo, "a, b " F, "X, Y " V a(X + Y ) = aX + aY (a + b)X = aX + bX (ab)X = a(bX) 1X = X (6) Algebra - (A, F, +, æ%, ·) (A, +, æ%) - pier[cieD, (A, F, +, ·) - przestrzeD wektorowa, "a " F, "X, Y " A X æ% (aY ) = (aX) æ% Y = a(X æ% Y ) (A, Fj, hi, gj) - struktura algebraiczna, i = 1, . . . , n, j = 1, . . . , m System (A , Fj, hi, gj) nazywamy podstruktur, je[li (1) " = A ‚" A (2) hi, gj s dziaBaniami w A , tzn hi(A × A ) ‚" A gj(Fj × A ) ‚" A (3) dziaBania posiadaj te same wBasno[ci, (struktura jest tego sa- mego typu). Relacj równowa|no[ci R ‚" A2 nazywamy zgodn ze struktur (kongruencj), je[li R jest zgodna ze wszystkimi dziaBaniami we- wntrznymi i zewntrznymi. R - kongruencja w strukturze (A, Fj, hi, gj). Struktur algebraiczn " (A/R, Fj, h", gj ) nazywamy struktur ilorazow. i 1.5. Homomorfizmy (A, Fj, hi, gj), (A , Fj, h , gj) i struktury o n dziaBaniach wewntrznych, m dziaBaniach zewntrz- nych i tych samych zbiorach operatorów. Odwzorowanie f : A -’! A nazywamy homomorfizmem struktury A w struktur A , je[li "i = 1, . . . , n, "j = 1, . . . , m "a, b " A, "x " Fj h (f (a) , f (b)) = f(hi(a, b)) i gj (x, f (a)) = f(gj(x, a)) hi A × A A f × f f A × A A h i h æ% (f × f) = f æ% hi i gj Fj × A A eF × f f j Fj × A A gj gj æ% (eF × f) = f æ% gj j Homomorfizm f : A -’! A nazywamy: " epimorfizmem - je[li jest surjekcj, " monomorfizmem - je[li jest injekcj " izomorfizmem - je[li jest bijekcj, " endomorfizmem - je[li jest homomorfizmem w siebie, " automorfizmem - je[li jest izomorfizmem w siebie TWIERDZENIE 1.5.1. ZBo|enie homomorfizmów jest homomor- fizmem. WNIOSEK 1.5.1. ZBo|enie izomorfizmów jest izomorfizmem. TWIERDZENIE 1.5.2. Odwzorowanie odwrotne do izomorfizmu jest izomorfizmem. Struktura algebraiczna (A, Fj, hi, gj) jest izomorficzna ze struk- tur (A , Fj, h , gj), je[li istnieje izomorficzne odwzorowanie jednej struk- i tury w drug. (A, Fj, hi, gj) <" (A , Fj, h , gj) i UWAGA 1.5.1. Izomorfizm struktur jest relacj równowa|no[ci. TWIERDZENIE 1.5.3. Je[li f : A -’! A jest homorfizmem struktury A w A , to relacja (f) ‚" A2 - jest kongruencj w strukturze (A, Fj, hi, gj). " WNIOSEK 1.5.2. (A/(f), Fj, h", gj ) jest struktur ilorazow. i TWIERDZENIE 1.5.4. Podstawowe twierdzenie o homo- morfizmie. Je[li f : A -’! A jest epimorficznym odwzorowaniem struktury A w A , to " (A , Fj, h , gj) <" (A/(f), Fj, h", gj ). i i Teoria mnogo[ci Algebra zbiór struktura podzbiór podstruktura odwzorowanie homomorfizm suriekcja epimorfizm iniekcja monomorfizm bijekcja izomorfizm relacja równowa|no[ci kongruencja zbiór ilorazowy struktura ilorazowa

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ZK wyk 01
Wyk 01 Rozwój fizyczny psychomotoryczny i społeczny dzieci Okres noworodkowy M Czerwionka Szafl
Psychoterapia wyk? IV 10 III 01
t informatyk12[01] 02 101
r11 01
2570 01
introligators4[02] z2 01 n
Biuletyn 01 12 2014
beetelvoiceXL?? 01
01
2007 01 Web Building the Aptana Free Developer Environment for Ajax
9 01 07 drzewa binarne
Wyk ad 02

więcej podobnych podstron