Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 03. 12. 2011 17:57 — Editoval Andrejka3 (04. 12. 2011 00:29)

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Zadání:
Buď $\textbf{V}$ vektorový prostor nad tělesem $\textbf{T}$ dimenze aspoň 2. Dokažte, že svaz $\textbf{Sub}(\textbf{V})$ jeho podprostorů je jednoduchý.

Pojmy a označení:


Řešení pro prostory konečné dimenze:


Prosím, má někdo tušení, jak dokázat tvrzení pro prostory nekonečné dimenze?
Edit: úpravy textu + rozepsání Kroku 1 (Analogicky dostaneme...)
co je svaz a svazově usp. množ. Zde
Edit úplně dole:


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) Andrejka3)

#2 03. 12. 2011 18:44 — Editoval OiBobik (03. 12. 2011 18:45)

OiBobik
Moderátor
Místo: Brno/Praha
Příspěvky: 1013
Škola: MFF UK Mat. struktury
Pozice: student
Reputace:   82 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Andrejka3:

Detail (asi přepis - anebo to už vůbec nechápu : D ):

Algebra je tedy jednoduchá, pokud má nějakou vlastní kongruenci.

v tom případě snad právě algebra jednoduchá není, ne?


"The first rule of Tautology Club is the first rule of Tautology Club." [xkcd]

Offline

 

#3 03. 12. 2011 18:46

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ OiBobik:
Díky, přepis. Je jednoduchá, když nemá vlastní kongruenci.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#4 03. 12. 2011 19:49

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Tak jsem se snažila to nějak srozumitelně sepsat včetně mého důkazu pro konečné prostory.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#5 03. 12. 2011 21:04 — Editoval Pavel Brožek (03. 12. 2011 21:07)

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Algebra $\mathbb{A}$ má aspoň dvě kongruence (pokud nesplývají) a to identitu na $A$ a $A^2$.

Tomuhle moc nerozumím. Pokud dobře chápu, tak jedna kongruence bude taková, že každý prvek bude kongruentní jen sám se sebou (tady celkem chápu, že se tahle kongruence dá zapsat jako „identita na $A$“). Druhá kongruence bude taková, že každý prvek bude kongruentní s každým. Pokud tahle kongruence má být „identita na $A^2$“, tak ten zápis „identita na $A^2$“ nechápu, můžeš ho prosím trochu vysvětlit?

V tvém důkazu pro konečnou dimenzi nechápu krok 1 (ne, že bych ty další chápal, jen jsem se k nim zatím nedostal :-)). Asi mi není úplně jasné, co dokazuješ. $0 \sim \langle e_1 \rangle$ se snažíš dokázat nebo to z něčeho plyne (nevidím z čeho)? Pak nechápu (Edit: už asi chápu, je to důsledek $0 \sim \langle e_1 \rangle$), proč by mělo platit $\langle e_2 \rangle \; \sim \; \langle e_1, e_2 \rangle$, můžeš to prosím rozvést?

Nyní můžeme psát: $\langle e_1 , e_2 \rangle \wedge \langle e_2 \rangle = e_2 \; \sim \; \langle e_1 - e_2 \rangle \wedge \langle e_2 \rangle = 0$

Tady ti vypadly lomené závorky kolem $e_2$?

Další dotazy asi budou následovat později… :-)

Offline

 

#6 03. 12. 2011 21:12 — Editoval Andrejka3 (03. 12. 2011 21:12)

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:

omuhle moc nerozumím. Pokud dobře chápu, tak jedna kongruence bude taková, že každý prvek bude kongruentní jen sám se sebou (tady celkem chápu, že se tahle kongruence dá zapsat jako „identita na “). Druhá kongruence bude taková, že každý prvek bude kongruentní s každým. Pokud tahle kongruence má být „identita na “, tak ten zápis „identita na “ nechápu, můžeš ho prosím trochu vysvětlit?

Jistě, ráda. Nešťastně napsané. Myslela jsem relaci, kde všichni jsou kongruentní (ekvivalentní) se všemi, tedy celý kartézský součin nosné množiny se sebou samou, $A^2$. Musím to editovat tak, aby to nebylo zavádějící.

V tvém důkazu pro konečnou dimenzi nechápu krok 1 (ne, že bych ty další chápal, jen jsem se k nim zatím nedostal :-)). Asi mi není úplně jasné, co dokazuješ.  se snažíš dokázat nebo to z něčeho plyne (nevidím z čeho)? Pak nechápu (Edit: už asi chápu, je to důsledek ), proč by mělo platit , můžeš to prosím rozvést?

Rozvedu to, je to trochu kódované mým kódem, takže to nemusí být úplně srozumitelné, napravím to.
Závorky tam chybí jedny.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#7 03. 12. 2011 21:22 — Editoval Andrejka3 (03. 12. 2011 21:31)

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Už by mělo být srozumitelné, co je předpoklad a co ne.
$0 \vee \langle e_2 \rangle = \langle e_2 \rangle \; \sim \; \langle e_1, e_2 \rangle = \langle e_1 \rangle \vee \langle e_2 \rangle$ Toto jsem považovala za estetičtější, dát k tildě ($\sim$) výsledky těch operací. Využívám jen toho, že $0$ a $ \langle e_1 \rangle$ jsou ekvivalentní a tedy jejich produkty s třetím objektem musí být taky ekvivalentní. Třetím objektem je $ \langle e_2 \rangle$
Edit: taky jsem rozepsala ten krok 1 : Analogicky dostaneme...


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#8 03. 12. 2011 23:46

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Do jisté míry už chápu tvůj důkaz, pro jistotu ho ale ještě trochu rozeberu.

$0 \vee \langle e_2 \rangle = \langle e_2 \rangle \; \sim \; \langle e_1, e_2 \rangle = \langle e_1 \rangle \vee \langle e_2 \rangle$ Toto jsem považovala za estetičtější

Tohle mě hodně mátlo (i po tom, co jsem pochopil, jak to myslíš, tak mě to pořád pletlo) :-). Mnohem pochopitelnější by pro mě bylo napsat $\langle e_2 \rangle=0 \vee \langle e_2 \rangle \sim \;\langle e_1 \rangle \vee \langle e_2 \rangle= \langle e_1, e_2 \rangle$. Tam každé $=$ a $\sim$ odpovídá jedné elementární úpravě, která je evidentní. Jakmile si každou úpravu ověřím, už jen koukám na levý a pravý konec zápisu.

Píšeš, že jednodimenzionální podprostory generují celý prostor. Už ale nedodáváš, že pokud $U\sim V$, pak i $U\sim V\sim U\vee V$ a $U\sim V\sim U\wedge V$ a díky tomu máme ekvivalenci na všech podprostorech. Asi ti to přijde zřejmé (já vím, je to jednoduché dokázat) a proto to nezmiňuješ, ale mě třeba podobné nevyslovené věci komplikují pochopení. (Zvlášť když se v tomhle oboru matematiky nepohybuji často a spousta věcí je pro mě nových.) :-)

V kroku 4 – co když $U\wedge W=U$. Pak bychom nemohli použít krok 3. Měli bychom tedy říct, že buď $ U\subsetneq U\wedge W$ nebo $ W\subsetneq U\wedge W$ (jinak by byl spor s $U\ne W$) a pak se podle toho zařídit.

Teď už se snad budu moct zaměřit na vymýšlení důkazu pro nekonečnědimenzionální prostory. :-)

Offline

 

#9 04. 12. 2011 00:07

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Mooc díky za Tvůj čas.
Pravda všechno, zkusím tam přidat ty věci.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#10 04. 12. 2011 00:39

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Ať vidím, jestli má smysl pokračovat, tak sem napíšu, co zatím mám:

Předpokládejme, že $U\sim W$, $U\ne W$ jsou podprostory $V$. Dále předpokládejme, že

$\exists u\in U:\,u\not\in W\nl
\exists w\in W:\,w\not\in U
$

(což je ekvivalentní tomu, že U a W nejsou jeden podprostorem druhého). Je zřejmé, že $u,w$ jsou lineárně nezávislé vektory. Platí

$\langle u\rangle=\langle u,w\rangle\wedge U\sim\langle u,w\rangle\wedge W=\langle w\rangle$,

máme tedy dva kongruentní jednorozměrné různé podprostory V. Dále platí

$\langle u\rangle=\langle u\rangle\wedge\langle u\rangle\sim\langle w\rangle\wedge\langle u\rangle=0$

Stačí už jen použít tvůj krok 1, abychom zjistili, že každý jednodimenzionální podprostor V je kongruentní 0.

Samozřejmě to není dokončené a neřeším vůbec případ, že U a W bude jeden podprostorem druhého, ale je zatím to, co jsem napsal, správně?

Offline

 

#11 04. 12. 2011 00:44

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Správně.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#12 04. 12. 2011 01:41

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Dělal jsem to zbytečně složitě. Znovu:

Předpokládejme, že $U\sim W$, $U\ne W$ jsou podprostory $V$. Existuje tedy vektor $x$, který patří jen do jednoho z prostorů $U$ a $W$. Bez újmy na obecnosti nechť $x\in U$, $x\not\in W$. Pak

$0=\langle x\rangle \wedge W\sim\langle x\rangle\wedge U=\langle x\rangle.$

Teď stačí použít krok 1. Víme tedy, že všechny konečnědimenzionální podprostory jsou kongruentní.

Offline

 

#13 04. 12. 2011 01:45 — Editoval Andrejka3 (04. 12. 2011 03:10)

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Myslím, že to je skvělá cesta. Napadlo mě použít Zornovo lemma.
Odkaz

Označme $K = \{W \in \mathrm{Sub}(\mathbb{V}); \; W \sim 0 \}$. Je každý řetězec této množiny shora omezený? Kdyby ano, pak bychom pokračovali:
Důsledek lemmatu: pak existuje maximální prvek $K$.

Označme tento maximální prvek $M$.
Kdyby $M$ nebylo $V$, pak dostaneme spor s maximalitou prvku, protože existuje vektor, který nepatří do $M$, označme ho $x$. Dále označme bazi $M$ jako $B_M$ a $b \in B$ prvek té baze.
Platí:
$\langle B_M \setminus \{b\} \rangle \; \sim \; M$, protože $\langle B_M \setminus \{b\} \rangle \vee M = M \; \sim \; \langle B_M \setminus \{b\} \rangle \vee 0$. Dále,
$\langle B_M \setminus \{b \} \rangle \vee \langle (B_M \setminus \{b\}) \cup \{b \pm x\} \rangle = \langle (B_M \setminus \{b\}) \cup \{b \pm x\} \rangle \; \sim \; M \vee \langle (B_M \setminus \{b\}) \cup \{b \pm x\} \rangle = \langle M \cup \{x\} \rangle$.
Myslím, že je $\langle (B_M \setminus \{b\}) \cup \{b + x\} \rangle \wedge \langle (B_M \setminus \{b\}) \cup \{b - x\} \rangle = \langle B_M \setminus \{b\} \rangle$, takže jsme propojili třídy ekvivalence a je $M \subsetneq \langle M \cup \{x\} \rangle$ ale taky $M \sim \langle M \cup \{x\} \rangle$, což je spor s maximalitou $M$.

Jsou splněny předpoklady lemmatu?


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#14 04. 12. 2011 02:38

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Já už jdu spát, ale tipnul bych si, že bude problém dokázat, že bude každý řetězec shora omezený.

Offline

 

#15 04. 12. 2011 03:36

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Ještě jsem přemýšlela.. Ty věci, co píšu o bazích nekonečně dimenzionálních prostorech nejspíš nebudou oprávněné. Když si vzpomenu na Lp prostory a jim podobné. Tam to asi tak jednoduše fungovat nebude.
Tak zatím,
dobrou.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#16 04. 12. 2011 11:16 — Editoval OiBobik (04. 12. 2011 11:21)

OiBobik
Moderátor
Místo: Brno/Praha
Příspěvky: 1013
Škola: MFF UK Mat. struktury
Pozice: student
Reputace:   82 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:

Omezenost řetězců shora je "zadarmo", ne? Koneckonců, je to uspořádání inkluzí a všechny podprostory mají jako horní závoru celý prostor.


"The first rule of Tautology Club is the first rule of Tautology Club." [xkcd]

Offline

 

#17 04. 12. 2011 11:26

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ OiBobik:
To je sice pravda, ale nevím, jestli to tak lze použít, když nevíme, jestli V je v té množině K.
Třeba interval (0,1) je omezený shora číslem 1, ale sám interval maximální prvek nemá.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#18 04. 12. 2011 11:35

OiBobik
Moderátor
Místo: Brno/Praha
Příspěvky: 1013
Škola: MFF UK Mat. struktury
Pozice: student
Reputace:   82 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Andrejka3:

Pravda, uvažuju špatně.


"The first rule of Tautology Club is the first rule of Tautology Club." [xkcd]

Offline

 

#19 04. 12. 2011 12:19 — Editoval Pavel Brožek (04. 12. 2011 12:27)

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Pokud je $A$ konečnědimenzionální, pak $A\sim 0$. Pro libovolné $C$ pak platí $C\vee A\sim C\vee 0=C$. Pokud tedy nekonečnědimenzionální podprostor „sjednotíme“ s konečnědimenzionálním, budou ten původní a sjednocený kongruentní.

Offline

 

#20 04. 12. 2011 12:53

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Tomu nerozumím. Nevím, co je levá strana v $C\vee A\sim C\vee 0=C$.
Co když existuje kongruence taková, že v jedné třídě ekvivalence jsou dva nekonečnědimenzionální podprostory, jejichž průnik je opět nekonečnědimenzionální? A třeba třídy ekvivalence takové kongruence jsou jednoprvkové pro všechny konečnědimenzionální podprostory?


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#21 04. 12. 2011 12:57

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Mějme dva podprostory $A, C$ prostoru $V$. Označme $B_{A\wedge C}$ bázi $A\wedge C$. Bázi $B_{A\wedge C}$ můžeme doplnit na bázi $B_A$ prostoru $A$ a na bázi $B_C$ prostoru $C$. Pak platí $B_A\cap B_C=B_{A\wedge C}$. Označme $B_{A\setminus C}=B_A\setminus B_{A\wedge C}$ a $B_{C\setminus A}=B_C\setminus B_{A\wedge C}$. Řekneme, že prostory $A$ a $C$ se liší o prostor konečné dimenze, pokud $B_{A\setminus C}$ a $B_{C\setminus A}$ jsou konečné množiny.

Proč pak není „$A\sim C$ právě tehdy když se $A$ a $C$ liší o prostor konečné dimenze“ kongruencí?

Offline

 

#22 04. 12. 2011 13:01

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Andrejka3:

$C$ a $A$ jsou podprostory $V$. Písmenem $A$ teď nemyslím algebru nebo něco jiného. Má tedy smysl psát $C\vee A$. Z definice kongruence a předpokladu, že $A$ je konečnědimenzionální (tj. $A\sim 0$, jak jsme ukázali dříve), plyne $C\vee A\sim C\vee 0$.

Offline

 

#23 04. 12. 2011 13:05

Andrejka3
Moderátor
Příspěvky: 1994
Škola: PŘF UP Olomouc (2015)
Reputace:   119 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Pavel Brožek:
Budu se snažit to promyslet, jen mi to trochu asi potrvá.


What does a drowning number theorist say?
'log log log log ...'

Offline

 

#24 04. 12. 2011 13:05 — Editoval Olin (04. 12. 2011 13:07)

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

Pavel Brožek napsal(a):

Píšeš, že jednodimenzionální podprostory generují celý prostor. Už ale nedodáváš, že pokud $U\sim V$, pak i $U\sim V\sim U\vee V$ a $U\sim V\sim U\wedge V$ a díky tomu máme ekvivalenci na všech podprostorech.

Omlouvám se za vracení k takto starým věcem, ale tuto větu jsem nepochopil. "Máme ekvivalenci na všech podprostorech" má znamenat, že už jsou všechny ekvivalentní?


Jinak mám už od včerejšího večera strašný pocit, že

$X \sim Y \stackrel{\text{def}}\Longleftrightarrow \dim \frac{X \vee Y}{X \wedge Y} < \infty$

by měla být vlastní kongruence na nekonečnědimenzionálním prostoru, jen to nemám úplně doladěné.


EDIT: Jejda, teď jsem si všiml, že kolega BrozekP nastínil tu samou myšlenku.


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#25 04. 12. 2011 13:11

Pavel Brožek
Místo: Praha
Příspěvky: 5694
Škola: Informatika na MFF UK
Pozice: Student
Reputace:   194 
 

Re: Svaz podprostorů vektorového prostoru je jednoduchý

↑ Olin:

Ta citace se týkala důkazu pro $V$ konečné dimenze. Takže pokud víme, že každý jednodimenzionální podprostor $V$ je ekvivalentní nulovému podprostoru, a že „sjednocení“ a průnik dvou ekvivalentních podprostorů $U,W$ je ekvivalentní $U$, pak by měl být každý podprostor $V$ ekvivalentní nulovému podprostoru.

$X \sim Y \stackrel{\text{def}}\Longleftrightarrow \dim \frac{X \vee Y}{X \wedge Y} < \infty$

Tohle je asi jen hezky zapsané to, co jsem se snažil napsat ↑ tady:. Takže máme stejný pocit :-).

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson