非奇異線性變換

非奇異線性變換(nonsingular linear transfor-mation)是一類重要的線性變換。設V是域P上的線性空間,σ∈HomP(V,V),若存在λ∈HomP(V,V),使λσ=E(單位線性變換),則稱σ為非奇異線性變換;否則,稱為奇異線性變換。經過非退化的線性替換,新二次型的矩陣與原二次型的矩陣是契約的。

一般定義

定義1.1 設V是域P上的線性空間,σ∈Hom(V,V),若存在λ∈Hom(V,V),使λσ=E(單位線性變換),則稱σ為 非奇異線性變換;否則,稱為奇異線性變換。

註:當dim V=n時,非奇異線性變換亦稱為非退化線性變換,或滿秩線性變換,或正則線性變換。在dim V=n的條件下,σ是可逆的充分必要條件為σ是非奇異的,因此,在有限維的條件下也可以說非奇異線性變換就是可逆線性變換。

線性代數中的定義

定義1.2 設x,x,...,x;y,y,...,y是兩組文字,係數在數域P中的一組關係式:

非奇異線性變換 非奇異線性變換

稱為由x,x,...,x到y,y,...,y的一個 線性替換,或簡稱 線性替換。如果係數行列式

非奇異線性變換 非奇異線性變換

那么上述線性替換就稱為非退化的。

例如 ,在解析幾何中,我們看到,當坐標原點與中心重合,一個有心二次曲線的一般方程是

非奇異線性變換 非奇異線性變換

為了便於研究這個二次曲線的幾何性質,我們可以選擇適當的角度θ,作轉軸(反時針方向轉軸)

非奇異線性變換 非奇異線性變換
非奇異線性變換 非奇異線性變換

把方程 化成標準方程。

如果把

非奇異線性變換 非奇異線性變換

看成線性替換,那么它就是非退化的,因為

非奇異線性變換 非奇異線性變換

性質

1. 因為二次型和它的矩陣是相互唯一決定的,令

非奇異線性變換 非奇異線性變換

故線性替換

非奇異線性變換 非奇異線性變換

可以寫成

非奇異線性變換 非奇異線性變換

2. 經過一個非退化的線性替換,二次型還是變成二次型。具體地:設

非奇異線性變換 非奇異線性變換

是一個二次型,作非退化線性替換

非奇異線性變換 非奇異線性變換
非奇異線性變換 非奇異線性變換

我們可以得到一個的二次型

非奇異線性變換 非奇異線性變換

故有

非奇異線性變換 非奇異線性變換

容易看出,矩陣

非奇異線性變換 非奇異線性變換

也是對稱的,這就是前後兩個二次型的關係。

3. 經過非退化的線性替換,新二次型的矩陣與原二次型的矩陣是契約的。

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