七、设W1和W2是n维向量空间V的两个子空间,且维数之和为n,证明：存在V上的线性变换σ,使ker(σ)=W1,Im(σ)=W2

Question

七、设W1和W2是n维向量空间V的两个子空间,且维数之和为n,证明：存在V上的线性变换σ,使ker(σ)=W1,Im(σ)=W2

Answer 1

设ε1……εr和α1……αn-r分别是W1和W2的一组基,可知ε1……εr可扩充为V的一组基,设扩充后这组基变为ε1……εn,则对于V中的任意一个元素ζ=k1ε1+……+knεn,设变换σ把它变换为η=k(r+1)α1+……+knαn-r,可知这个变换的像空间是W2,并且由于σ(β+γ)=[k1(r+1)+k2(r+1)]α1+……+(k1n+k2n)αn-r=[k1(r+1)α1+……+k1nαn-r]+[k2(r+1)α1+……+k2nαn-r]=σβ+σγ,σtφ=tk3(r+1)α1+……+tk3nαn-r=t[k3(r+1)α1+……+k3nαn-r]=tσφ,所以σ是一个线性变换,它的核子空间为k(r+1)=……=kn=0的V中元素构成的集合,即它的核子空间为W1.