迹形式
迹形式(trace form)是空间上定义的重要的型。设V是体K上n维线性空间,f是V上关于K的对合J的厄米特型或反厄米特型,ε=±1使f(x,y)=εf(y,x)J(∀x,y∈V)成立,若对每个x∈V都可找到a∈K使f(x,x)=a+εaJ,则称f是迹形式。当K的特征≠2时,所有的厄米特型和反厄米特型都是迹形式,若K交换,则仅当K的特征=2,J=1且f不是交错型时,f才不是迹形式1。
基本信息
- 中文名
迹形式
- 外文名
trace form
- 别称
不变对称双线性形式
- 性质
线性空间中的双线性函数的推广
- 所属学科
数学
定义
迹形式亦称不变对称双线性形式,是线性空间中的双线性函数的推广。设A是域F上一个非结合代数,
是A上(作为线性空间)的一个双线性形式,若还有
,则称这个双线性形式是迹形式。在非结合代数A上给定一个迹形式后,对A的每个理想B,得A的理想{
对所有
},它和B一起反映了A的有正交性质的结构。
迹形式的性质
设
是
上的厄米特形式,我们说
是一个迹形式,如果对于一切
都是
中的“迹”,这就是说都可以表成形状
,由于
是对称元素,所以当K的特征数≠2时,这个条件一定成立,因为这时只要取
即可。 当K的特征数为2而中心Z中对称元素所组成的子域
与Z相异时(这时对合
称为第二类对合,例如当K是域而
异于单位自同构时就是这种情形),这个条件也成立。实际上,这时存在一个
使得
,于是
;如果
是K中任意一个对称元素,因为
,我们有
,因此
。反之,当K是(特征数为2的)域而
是单位自同构时,除了0以外任何对称元素都不是“迹”;因此迹形式就是交错形式。我们可以举出一个对于中心的秩为4的体来,其中有不是迹的对称元素存在2。
以下我们永远假定所研究的自反形式
是非退化的迹形式,对于这样一个形式(假定它是厄米特形式),首先有下面的引理:对于E中任何一个迷向向量
和包有
的任何一个非迷向平面P,P中都存在另外一个迷向向量b,使得
。实际上,只要选P中一个向量c使得,
并求得
使得
即可;我们求得方程
,因为
,所以只要取
即得
;再将b乘以
就得到问题的答案。
从这个结果可以推出下面两个结果:
1)对于E的任何一个全迷向子空间,都存在另一个与V有相同维数的全迷向子空间W,使得
而且V中非零向量都不与W正交。 此外,对于任何一对适合这个条件的同一维数P的全迷向子空间,都存在V的一组基
和W的一组基
,使得
。
只要对于V的维数用归纳法并应用上述引理,即可证明这个结果。我们注意,如果p是
的指数v,那么对于维数v的两个全迷向子空间V和W,
就推出V中非零向量都不与W正交。
2)当
时。存在E的一组由迷向向量所组成的基。实际上,先在E中取一个迷向向量a,再在E中取一个迷向向量b使得
,那么由a和b所确定的平面P是非迷向的;设
是
的一组基,我们立刻看到
,于是在由b和
所确定的平面中就存在一个迷向向量
使得
。因而a,b和
就组成所要求的一组基2。
E的两个同一维数的子空间V和W,一般说来不能用一个酉变换将其中之一变到另外一个;这样变换存在的条件由下面的基本定理所给出,这个定理是维特(E.Witt)证明的。
定理存在一个酉变换
使得
的充分必要条件是
在
和
上的限制是等价的。
(更多内容请查阅相关资料)2。
参考资料
- 1《数学辞海》编辑委员会数学辞海·第二卷中国科学技术出版社2002
- 2J.狄多湼著,万哲先译典型群的几何学科学出版社1960年07月第1版