辛空间
数学术语
辛空间(symplectic linear space)是一个数学术语,在数学上,辛空间是一类有特殊结构的向量空间。设V是特征≠2的域K上的向量空间,ω是V上一个反对称2形式。若ker ω={0},则称ω为V上的一个辛形式。此时,(V,ω)就称为辛空间。V是偶数维的。
线性空间
线性空间亦称向量空间。它是线性代数的中心内容和基本概念之一。设V是一个非空集合,P是一个域.若:
1.在V中定义了一种运算,称为加法,即对V中任意两个元素α与β都按某一法则对应于V内惟一确定的一个元素α+β,称为α与β的和。
2.在P与V的元素间定义了一种运算,称为纯量乘法(亦称数量乘法),即对V中任意元素α和P中任意元素k,都按某一法则对应V内惟一确定的一个元素kα,称为k与α的积。
3.加法与纯量乘法满足以下条件:
1) α+β=β+α,对任意α,β∈V.
2) α+(β+γ)=(α+β)+γ,对任意α,β,γ∈V.
3) 存在一个元素0∈V,对一切α∈V有α+0=α,元素0称为V的零元.
4) 对任一α∈V,都存在β∈V使α+β=0,β称为α的负元素,记为-α.
5) 对P中单位元1,有1α=α(α∈V).
6) 对任意k,l∈P,α∈V有(kl)α=k(lα).
7) 对任意k,l∈P,α∈V有(k+l)α=kα+lα.
8) 对任意k∈P,α,β∈V有k(α+β)=kα+kβ,
则称V为域P上的一个线性空间,或向量空间。V中元素称为向量,V的零元称为零向量,P称为线性空间的基域。当P是实数域时,V称为实线性空间。当P是复数域时,V称为复线性空间。例如,若V为三维几何空间中全体向量(有向线段)构成的集合,P为实数域R,则V关于向量加法(即平行四边形法则)和数与向量的乘法构成实数域R上的线性空间。又如,若V为数域P上全体m×n矩阵组成的集合Mmn(P),V的加法与纯量乘法分别为矩阵的加法和数与矩阵的乘法,则Mmn(P)是数域P上的线性空间。V中向量就是m×n矩阵。再如,域P上所有n元向量(a1,a2,…,an)构成的集合P对于加法:(a1,a2,…,an)+(b1,b2,…,bn)=(a1+b1,a2+b2,…,an+bn)与纯量乘法:λ(a1,a2,…,an)=(λa1,λa2,…,λan)构成域P上的线性空间,称为域P上n元向量空间。
线性空间是在考察了大量的数学对象(如几何学与物理学中的向量,代数学中的n元向量、矩阵、多项式,分析学中的函数等)的本质属性后抽象出来的数学概念,近代数学中不少的研究对象,如赋范线性空间、模等都与线性空间有着密切的关系。它的理论与方法已经渗透到自然科学、工程技术的许多领域。哈密顿(Hamilton,W.R.)首先引进向量一词,并开创了向量理论和向量计算。格拉斯曼(Grassmann,H.G.)最早提出多维欧几里得空间的系统理论。1844—1847年,他与柯西(Cauchy,A.-L.)分别提出了脱离一切空间直观的、成为一个纯粹数学概念的、抽象的n维空间。特普利茨(Toeplitz,O.)将线性代数的主要定理推广到任意域上的一般的线性空间中。
辛空间定义
辛空间(symplectic linear space)是一种特殊的复线性空间。指带非退化反对称双线性函数的有限维复线性空间。设V是复数域C上的n维线性空间,若在V上定义了一个非退化反对称双线性函数,则称V为辛空间。在2n维辛空间内存在这样的基底ε1,ε2,…,ε2n,关于它的格拉姆矩阵为:
其中:。
2n维辛空间的每一线性变换σ,都存在它的共轭变换σ。若以A,B分别表示σ与σ关于给定基的矩阵,则B=GA′G,其中G是关于给定基的格拉姆矩阵,A′是A的转置矩阵。2n维辛空间的线性变换σ是对称(反对称)的充分必要条件是σ关于基α1,α2,…,αn的矩阵A与A的转置矩阵A′有关系A′G=GA,其中G是关于基α1,α2,…,αn的格拉姆矩阵。
辛群
一类重要的。是辛空间的自同构群。设(V,ω)是一辛空间,若φ:V→V是线性同构且满足ω(φX,φY)=ω(X,Y),X,Y∈V,则称φ为(V,ω)的一个自同构。(V,ω)的自同构全体构成群GL(V)的一个子群,记为SP(V,ω)。特别地,标准辛空间(K,ω)的自同构群记为Sp(2n,K).若K=R(实数域),则把Sp(2n,K)简记为Sp(2n)并称它为2n维辛群。
若V是域K上2m维列向量空间,f是V的非退化的交错双线性型,则使f(Ax,Ay)=f(x,y)对所有的x,y∈V成立的线性变换A∈GL(V)称为关于f的辛变换。关于f的全体辛变换在映射乘法下构成的群称为辛群,记为Sp2m(K,f).由不同的f决定的辛群Sp2m(f,K)相互同构。因此,不妨取:
并将相应的辛群记为Sp2m(K),这里:
从矩阵观点来看,
辛变换的行列式都是1,辛群的中心为{±I}。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:09
目录
概述
线性空间
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