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証明:一次写像fVV'にたいして、Kerf は、V'部分ベクトル空間

(舞台設定)
R実数体(実数をすべて集めた集合)  
V実ベクトル空間 (実数体R上の線形空間・ベクトル空間」)  
V' 実ベクトル空間 (実数体R上の線形空間・ベクトル空間」) 
fVV'実ベクトル空間Vから実ベクトル空間V'への一次写像 
(命題)  
一次写像fVV'にたいして、Ker f は、V部分ベクトル空間となる。
(証明) [志賀『線形代数3021(p.133)]   
Ker f V部分ベクトル空間であることを示すには、
次の三点を示せば十分。∵
部分ベクトル空間になるための必要十分条件 
 
1. Ker fは、Vでない部分集合
 
2. 任意ベクトル v1, v2 Ker fに対して、v1 +v2 Ker f 
   
[ Ker fは「Vに定められているベクトルの加法」について閉じている]
 3. 任意ベクトルvKer fスカラーcRに対して、cv Ker f 
   
[ Ker fは「Vに定められているスカラー乗法」について閉じている] 
step1: Ker fは、V'でない部分集合  
 ・
実ベクトル空間の定義―条件I-2-2により、
  あらゆる
実ベクトル空間は、零ベクトルを備えたものとして定義されている。
  したがって、
V にもV'にも、零ベクトルは備わっている。…(1-1) 
 ・
一次写像fVV'は、f ( ) = を満たす。()…(1-2) 
 ・
(1-1) (1-2)より、fは、VV' に写すことがわかる。
  したがって、
Ker f 
  
Ker fには、少なくとも、V'が含まれているから、Vでない部分集合である。 
step2: Ker fは「Vに定められているベクトルの加法」について閉じている  
任意ベクトル v1, v2 Ker f  は、
 
Ker f の定義により、 f ( v1 ) =f ( v2 ) = を満たす。…(2-1) 
任意ベクトル v1, v2 Ker f  は、
 
一次写像f 定義―要件1:ベクトル和の保存により、
     
f ( v1 ) + f ( v2 )=f ( v1 +v2 )を満たす。…(2-2) 
(2-1) (2-2)より、 
 
任意ベクトル v1, v2 Ker f  は、f ( v1 +v2 )= を満たす。…(2-3) 
任意ベクトル v1, v2 Ker f は、Ker f の定義によって、v1,v2 Vでもある。
 したがって、
v1 +v2 V …(2-4) 
   ∵
V実ベクトル空間だから、実ベクトル空間の定義−条件T-1によって。   
(2-3) (2-4)より、
 
任意ベクトル v1, v2 Ker fに対して、f ( v1 +v2 )= かつ v1 +v2 V 。
 つまり、
任意ベクトル v1, v2 Ker fに対して、 
  
v1 +v2は、fによる像V'上の零ベクトルとなる「V属すベクトル
 になっている。
 このことは、
Ker fの定義により、次のように、言い換えられる。
   
任意ベクトル v1, v2 Ker fに対して、v1 +v2 Ker f  
step3: Ker fは「Vに定められているスカラー乗法」について閉じている  
任意ベクトル vKer f は、Ker f 定義により、 
   
f ( v ) = を満たす。…(3-1) 
任意ベクトル vKer f と、任意スカラーcKは、
 
一次写像f 定義―要件2:スカラー積の保存により、
     
f ( cv ) = c f ( v )を満たす。…(3-2) 
(3-1) (3-2)より、 
 
任意ベクトル vKer f と、任意スカラーcRは、  
   
f ( cv ) = c f ( v )= c   
          
=   ∵零ベクトルのスカラー倍  
 を満たす。 …
(3-3) 
任意ベクトル vKer f は、Ker f の定義によって、vVでもある。
 したがって、
任意ベクトル vKer fと、任意スカラーcRにたいして、
  
cvV …(3-4) 
   ∵
V実ベクトル空間だから、実ベクトル空間の定義―条件U-1によって。 
(3-3) (3-4)より、
 
任意ベクトル vKer fと、任意スカラーcRにたいして、  
 
cv は、fによる像V'上の零ベクトルとなる「V属すベクトル」になっている。
 このことは、
Ker fの定義により、次のように、言い換えられる。
 
任意ベクトルvKer fスカラーcRに対して、cv Ker f   

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