อ่าน 5 นาที
มิติ (ปริภูมิเวกเตอร์)
ในทางคณิตศาสตร์มิติของปริภูมิเวกเตอร์Vคือจำนวนสมาชิก (กล่าวคือ จำนวนเวกเตอร์) ของฐานของVเหนือฟิลด์ฐาน บางครั้งเรียกว่ามิติฮาเมล (ตั้งชื่อตามเกออร์ก ฮาเมล ) หรือมิติพีชคณิต...
มิติ (ปริภูมิเวกเตอร์)

ในทางคณิตศาสตร์มิติของปริภูมิเวกเตอร์Vคือจำนวนสมาชิก (กล่าวคือ จำนวนเวกเตอร์) ของฐานของVเหนือฟิลด์ฐาน[ 1 ] [ 2 ]บางครั้งเรียกว่ามิติฮาเมล (ตั้งชื่อตามเกออร์ก ฮาเมล ) หรือมิติพีชคณิต เพื่อแยกความแตกต่างจาก มิติประเภทอื่น
สำหรับปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิจะมีฐานอยู่[ a ]และฐานทั้งหมดของปริภูมิเวกเตอร์จะมีจำนวนสมาชิกเท่ากัน[ b ]ดังนั้น มิติของปริภูมิเวกเตอร์จึงถูกกำหนดอย่างไม่ซ้ำกันกล่าวได้ว่าคือมิติจำกัดถ้ามิติของมีค่าจำกัดและมิติอนันต์ถ้ามิติของมันเป็น อนันต์
มิติของปริภูมิเวกเตอร์เหนือฟิลด์สามารถเขียนได้เป็นหรืออ่านว่า "มิติของเหนือ" เมื่อสามารถอนุมานได้จากบริบท โดยทั่วไปแล้วจะเขียนมิติเป็นแทน
ตัวอย่าง
ปริภูมิเวกเตอร์มี ฐานมาตรฐาน เป็นและดังนั้นโดยทั่วไปแล้วและโดยทั่วไปยิ่งกว่านั้นสำหรับฟิลด์ ใดๆ
จำนวนเชิงซ้อน เป็นทั้งปริภูมิเวกเตอร์จริงและปริภูมิเวกเตอร์เชิงซ้อน มิติของจำนวนเชิงซ้อน ขึ้น อยู่กับฟิลด์ฐานเช่น และ
ปริภูมิเวกเตอร์เดียวที่มีมิติคือปริภูมิเวกเตอร์ที่ประกอบด้วยสมาชิกศูนย์เพียงตัวเดียว
คุณสมบัติ
ถ้าเป็นปริภูมิย่อยเชิงเส้นของแล้ว
เพื่อแสดงว่าปริภูมิเวกเตอร์มิติจำกัดสองปริภูมิเท่ากัน สามารถใช้เกณฑ์ต่อไปนี้ได้: ถ้าเป็นปริภูมิเวกเตอร์มิติจำกัด และเป็นปริภูมิย่อยเชิงเส้นของโดยที่ แล้ว
ปริภูมิมีฐานมาตรฐานโดยที่คือคอลัมน์ที่ ของเมทริกซ์เอกลักษณ์ ที่สอดคล้องกัน ดังนั้น จึงมีมิติ
ปริภูมิเวกเตอร์สองปริภูมิที่มีมิติจำกัดเหนือที่มีมิติเท่ากัน จะเป็นไอโซม อร์ ฟิก กัน ฟังก์ชัน หนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงระหว่างฐานของปริภูมิทั้งสอง สามารถขยายได้อย่างไม่ซ้ำกันเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงระหว่างปริภูมิเวกเตอร์ทั้งสอง ถ้าเป็นเซตใดๆ ปริภูมิเวกเตอร์ที่มีมิติเหนือสามารถสร้างได้ดังนี้: เลือกเซตของฟังก์ชันทั้งหมดเช่นสำหรับทุก ยกเว้นจำนวนจำกัดในฟังก์ชันเหล่านี้สามารถบวกและคูณกับสมาชิกของเพื่อให้ได้ปริภูมิเวกเตอร์ ที่ต้องการ
ผลลัพธ์ที่สำคัญเกี่ยวกับมิติได้มาจากทฤษฎีบทอันดับ-มิติว่างสำหรับแผนที่เชิงเส้น
ถ้าเป็นส่วนขยายของฟิลด์แล้วโดยเฉพาะอย่างยิ่ง จะเป็นปริมาณเวกเตอร์เหนือนอกจากนี้ ปริมาณเวก เตอร์ ทุกตัวที่มีมิติ ก็เป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีมิติ ด้วยเช่นกัน มิติต่างๆ มีความสัมพันธ์กันด้วยสูตร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปริมาณเวกเตอร์เชิงซ้อนทุกตัวที่มีมิติจะเป็นปริมาณเวกเตอร์จริงที่มีมิติ
สูตรบางสูตรเชื่อมโยงมิติของปริภูมิเวกเตอร์กับจำนวนสมาชิกของฟิลด์ฐานและจำนวนสมาชิกของปริภูมิเวกเตอร์นั้นเอง ถ้าเป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือฟิลด์และถ้า มิติของถูกกำหนดโดยแล้ว:
- ถ้า dim มีค่าจำกัดแล้ว
- ถ้า dim เป็นอนันต์แล้ว
การสรุปโดยทั่วไป
ปริมาณเวกเตอร์สามารถมองได้ว่าเป็นกรณีเฉพาะของเมทริกซ์และในเมทริกซ์นั้นมีแนวคิดเรื่องมิติที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนความยาวของโมดูลและอันดับของกลุ่มอาเบเลียนต่างก็มีคุณสมบัติหลายอย่างที่คล้ายคลึงกับมิติของปริมาณเวกเตอร์
มิติครัลล์ของวงแหวน สลับ ที่ ซึ่งตั้งชื่อตามโวล์ฟกัง ครัลล์ (Wolfgang Krull, 1899–1971) ถูกกำหนดให้เป็นจำนวนสูงสุดของการรวมอย่างเข้มงวดในลำดับที่เพิ่มขึ้นของอุดมคติเฉพาะในวงแหวน
ติดตาม
มิติของปริภูมิเวกเตอร์อาจถูกกำหนดได้อีกวิธีหนึ่งโดยพิจารณาจากร่องรอยของตัวดำเนินการเอกลักษณ์ตัวอย่างเช่น ดูเหมือนจะเป็นนิยามแบบวนซ้ำแต่ก็ช่วยให้สามารถสรุปผลได้ในทางที่ดี
ประการแรก วิธีนี้ช่วยให้สามารถกำหนดแนวคิดของมิติได้ เมื่อมีร่องรอยแต่ไม่มีความรู้สึกถึงฐานตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น เราอาจมีพีชคณิต ที่มีแผนที่(การรวมสเกลาร์ เรียกว่าหน่วย ) และแผนที่(ที่สอดคล้องกับร่องรอย เรียกว่าหน่วยร่วม ) การประกอบกันเป็นสเกลาร์ (ซึ่งเป็นตัวดำเนินการเชิงเส้นบนปริภูมิ 1 มิติ) สอดคล้องกับ "ร่องรอยของเอกลักษณ์" และให้แนวคิดของมิติสำหรับพีชคณิตนามธรรม ในทางปฏิบัติ ในไบอัลจีบราแผนที่นี้จำเป็นต้องเป็นเอกลักษณ์ ซึ่งสามารถหาได้โดยการทำให้หน่วยร่วมเป็นมาตรฐานโดยการหารด้วยมิติ ( ) ดังนั้นในกรณีเหล่านี้ ค่าคงที่ของการทำให้เป็นมาตรฐานจึงสอดคล้องกับมิติ
อีกทางเลือกหนึ่ง อาจเป็นไปได้ที่จะหาผลรวมของตัวดำเนินการบนปริภูมิที่มีมิติอนันต์ ในกรณีนี้ ผลรวม (จำกัด) จะถูกกำหนดขึ้น แม้ว่าจะไม่มีมิติ (จำกัด) อยู่จริงก็ตาม และให้แนวคิดเกี่ยวกับ "มิติของตัวดำเนินการ" สิ่งเหล่านี้จัดอยู่ในกลุ่ม " ตัวดำเนินการ ชั้นผลรวม " บนปริภูมิฮิลเบิร์ตหรือโดยทั่วไปแล้วตัวดำเนินการนิวเคลียร์บนปริภูมิบานาค
การสรุปทั่วไปที่ละเอียดอ่อนกว่านั้นคือการพิจารณาร่องรอยของตระกูลตัวดำเนินการว่าเป็นมิติ "บิดเบี้ยว" ชนิดหนึ่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในทฤษฎีการแทนค่าซึ่งลักษณะเฉพาะของการแทนค่าคือร่องรอยของการแทนค่า ดังนั้นฟังก์ชันค่าสเกลาร์บนกลุ่ม ซึ่งค่าบนเอกลักษณ์คือมิติของการแทนค่า เนื่องจากแทนค่าส่งเอกลักษณ์ในกลุ่มไปยังเมทริกซ์เอกลักษณ์: ค่าอื่นๆของลักษณะเฉพาะสามารถมองได้ว่าเป็นมิติ "บิดเบี้ยว" และพบความคล้ายคลึงหรือการสรุปทั่วไปของข้อความเกี่ยวกับมิติไปยังข้อความเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะหรือการแทนค่า ตัวอย่างที่ซับซ้อนของสิ่งนี้เกิดขึ้นในทฤษฎีของเหล้าเถื่อน : ตัวแปรคงที่ -คือมิติแบบไล่ระดับของการแทนค่าแบบไล่ระดับมิติอนันต์ของกลุ่มมอนสเตอร์และการแทนที่มิติด้วยลักษณะเฉพาะจะให้ชุด McKay–Thompsonสำหรับแต่ละองค์ประกอบของกลุ่มมอนสเตอร์[ 3 ]
ดูเพิ่มเติม
- มิติแฟรกทัล – จำนวนจริงของมิติเชิงพื้นที่
- มิติครัลล์ – ในทางคณิตศาสตร์ หมายถึง มิติของวงแหวน
- ระดับ Matroid – ขนาดสูงสุดของเซตอิสระของ Matroid
- อันดับ (พีชคณิตเชิงเส้น) – มิติของปริภูมิคอลัมน์ของเมทริกซ์
- มิติเชิงทอพอโลยี – นิยามของมิติของปริภูมิที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามทอพอโลยี หรือเรียกอีกอย่างว่า มิติการปกคลุมของเลเบส
หมายเหตุ
แหล่งที่มา
- Axler, Sheldon (2015). พีชคณิตเชิงเส้นที่ถูกต้อง . ตำราคณิตศาสตร์ระดับปริญญาตรี (ฉบับที่ 3). Springer . ISBN 978-3-319-11079-0.
ลิงก์ภายนอก
- การบรรยายเรื่องพีชคณิตเชิงเส้นของ MIT ในหัวข้อความเป็นอิสระ ฐาน และมิติ โดย Gilbert Strangที่ MIT OpenCourseWare
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ มิติ (ปริภูมิเวกเตอร์)
ในทางคณิตศาสตร์มิติของปริภูมิเวกเตอร์Vคือจำนวนสมาชิก (กล่าวคือ จำนวนเวกเตอร์) ของฐานของVเหนือฟิลด์ฐาน บางครั้งเรียกว่ามิติฮาเมล (ตั้งชื่อตามเกออร์ก ฮาเมล ) หรือมิติพีชคณิต...
ตัวอย่าง
ปริภูมิเวกเตอร์มี ฐานมาตรฐาน เป็นและดังนั้นโดยทั่วไปแล้วและโดยทั่วไปยิ่งกว่านั้นสำหรับ ฟิลด์ ใดๆ อาร์ 3 {\displaystyle \mathbb {R} ^{3}} { ( 1 0 0 ) , ( 0 1 0 ) , ( 0 0 1 ) } {\displaystyle...
คุณสมบัติ
ถ้าเป็น ปริภูมิย่อยเชิงเส้น ของแล้ว ว {\displaystyle W} วี {\displaystyle V} มืด ( ว ) ≤ มืด ( วี ) . {\displaystyle \dim(W)\leq \dim(V)}
การสรุปโดยทั่วไป
ปริมาณเวกเตอร์สามารถมองได้ว่าเป็นกรณีเฉพาะของ เมทริกซ์ และในเมทริกซ์นั้นมีแนวคิดเรื่องมิติที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ความยาวของโมดูล และ อันดับของกลุ่มอาเบเลียน ต่างก็มีคุณสมบัติหลายอย่างที่คล้ายคลึงกับมิติของปริมาณเวกเตอร์