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- 95 ：
- Sheldon Axler著『Linear Algebra Done Right 3rd Edition』を読んでいます。
V を F 上の有限次元ベクトル空間とし、 φ_1, …, φ_m を V の双対空間 V' の線形独立な元とする。
dim(null φ_1 ∩ … ∩ null φ_m) = dim(V) - m
が成り立つことを示せ。
解答：
φ_1, …, φ_n を V' の基底とする。
各 (i, j) ∈ {1, …, n} × {1, …, n} に対して、
φ_i(v_j) = δ_{i, j} （クロネッカーのデルタ）
を成り立たせるような V の元 v_1, …, v_n が存在することは簡単に分かる。
V ∋ v → (φ_1(v), …, φ_m(v)) ∈ F^m
という線形写像を考える。
(a_1, …, a_m) を F_m の任意の元とする。
a_1*v_1 + … + a_m*v_m は↑の線形写像によって、 (a_1, …, a_m) に写る。
したがって、↑の線形写像は全射である。
∴ dim(range(↑の写像)) = m
null φ_1 ∩ … ∩ null φ_m は明らかに↑の写像の零空間である。
有名な定理により、
dim(null φ_1 ∩ … ∩ null φ_m) + dim(range(↑の写像)) = dim V
が成り立つ。
dim(range(↑の写像)) = m だから、
dim(null φ_1 ∩ … ∩ null φ_m) = dim(V) - m
が成り立つ。
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