作者znmkhxrw (QQ)
看板Math
标题[线代] 数列向量空间的两个问题
时间Sun Oct 2 18:05:16 2022
【问题一】
令V:={x_n:Z→F}, Z是整数, F是实数或是复数, 即V是所有定义在整数上的实/复数列
W:={x€V│x有紧致支撑}, 即W是收集V中所有有紧致支撑的数列
可立得: V跟W都是向量空间
请
证明或反证: 存在子空间S使得 V = W⊕S
(能给出S的具体长相最好, 我试到最後用quotient space V/W
的class中选取元素收集成S, 但是发现S并非是子空间, 失败...)
【问题二】
采用同样符号V,W, 定义D_d:V→V 为 D_d({x_n}) = {x_(n-d)}, 大括号代表数列的意思
定义f:V→V具有时间不变性为:= f。D_d(x) = D_d。f(x), for any x€V and d€Z
定义T:V→V是线性非时变系统(LTI)为:= T 是线性变换并且具有时间不变性
可立得: 若T:V→V是LTI, 则存在唯一的h€V使得 T(x) = h*x for any
x€W
(传统证明没特别在乎定义的话, 会说T(x) = h*x for any x€V
但是这是错的, 因为有些x会不well-defined)
请
证明或给反例: 若 T:V→V是LTI且T(x) = 0 for any x€W
则 T(x) = 0 for any x€V
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再请板友帮忙这两个问题了, 谢谢!
<Update>
Lim大证明:
任给向量空间V跟子空间W, V/W为quotient space
因为V/W也是向量空间, 所以依据选择公设存在基底称作B
再依据选择公设存在选择函数f:B→V使得 f(b)€b for all b€B
接着定义 S:=span{f(b)│b€B} 即为所求
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※ 编辑: znmkhxrw (59.102.225.191 台湾), 10/02/2022 18:11:58
1F:推 LimSinE : 1.若S仅为子向量空间,一定存在,但未必能具体写出 10/02 18:15
2F:推 LimSinE : 找V/W之基底,再找其在V中一个前项代表生成即得S 10/02 18:21
3F:→ LimSinE : 较有意思的问题给定V之拓朴时W是不是闭子空间? 10/02 18:23
欸!!Lim大, 如果对於任何向量空间V, 任给子空间W, 照你的造法必存在子间S
使得 V = W⊕S 的话, 那第二个问题就快速地得到反例了:
随便给一个没有紧致支撑的数列h
造 T(x):= h*x_w + x_s, where x = x_w + x_s, x_w€W, x_s€S
则容易检验T是LTI
另外针对你的第三句话, 我後续的需求是
不能对V假设Norm space, Hilbert space, l^p
原因的话有点复杂, 跟我之前跟板友们讨论一堆"双向递回关系式"有关
简单说就是我想要避开Z转换然後用
纯粹的V跟严谨的线代性质去找出所有的解
4F:推 Vulpix : 2. h不是不唯一吗?还是只要唯一到某个程度就好? 10/02 18:27
嗨V大, 不唯一吗!? 若T满足上原条件, h只能是T(δ)不是吗?
5F:推 Vulpix : 喔,没事,看反了。 10/02 18:32
6F:→ Vulpix : 我以为还是之前的L(y)=x,然後在解y。 10/02 18:35
还是这个问题没错唷! 後续我就是要用纯粹的V跟T去建构跟解释:
(1) 为什麽特解可以"去芜存菁"写成h*x
(之前提说可以用垂直去定义"去芜", 但是这内积定义牵扯到无穷乘加
也就是说不可能光用这个定义就让<V,F>是内积空间, 会有很多不well-defined
如果真要用, 就要限缩V的范围, 比如讨论<W,F>, 这是我不乐见的)
(2) 线代给出的结果跟工程上Z转换给出的结果怎麽对应
(之前V大说这些h各自对应一些"边界条件")
而上述问题在 Ax = b 我已经得到很好的结果, 并且
不用内积:
对於任何b€R(A), 任给一个f:R(A)→F^n with f(x)€{x€F^n│Ax=b}
我们都有 {x€F^n│Ax=b} = N(A) + f(b), 其中f = A^-1 on R(f)
而且更有 F^n = N(A)⊕R(f), 即直和就解释了
R(f)不参杂N(A)
也就是说, 任给一个特解的选择函数f, f可以证得是线性的
而且只要固定R(f), 那这个函数就存在唯一
我现在的後续就是把上面这套移到{y€V│T(y) = x}, 其中T(y):=a*y,
其中 a_n:= 1 , n=0
a_n, n=1~N
0 , else
但是变成要处理很多无穷维的问题以及反函数不一定有time-invariant
所以要特别小心跟证明很多细节
我预期想得到 {y€V│T(y)=x} = N(T) + f(x) 会有 f(x) = h*x for all x€W
7F:推 LimSinE : 更正:前项→前像(preimage) 10/02 19:13
※ 编辑: znmkhxrw (59.102.225.191 台湾), 10/02/2022 21:11:51