欧式空间的同构正交变换ppt课件.ppt

一、欧氏空间的同构,9.3 同构,二、同构的基本性质,一、欧氏空间的同构,定义：,实数域R上欧氏空间V与V称为同构的，,如果由V到V 有一个双射,满足,这样的映射称为欧氏空间V到V的同构映射.,3、任一维欧氏空间V必与 同构.,二、同构的基本性质,标准正交基，,证：,设V为维欧氏空间，为V的一组,在这组基下，V中每个向量可表成,作对应,易证是V到 的双射.,且满足同构定义中条件1）、2）、3），,故为由V到 的同构映射，从而V与 同构.,反身性；对称性；传递性.,4、同构作为欧氏空间之间的关系具有：,单位变换是欧氏空间V到自身的同构映射.,若欧氏空间V到V的同构映射是，则是,其次，对有,事实上，首先是线性空间的同构映射.,欧氏空间V到V的同构映射.,为欧氏空间V到V的同构映射.,若 分别是欧氏空间V到V、V到V的同构映射，,则 是欧氏空间V到V 的同构映射.,事实上，首先，是线性空间V到V的同构映射.,其次，对有,为欧氏空间V到V的同构映射.,5、两个有限维欧氏空间V与V同构,一、一般欧氏空间中的正交变换,9.4 正交变换,二、n 维欧氏空间中的正交变换,一、一般欧氏空间中的正交变换,1.定义,即，,欧氏空间V的线性变换 如果保持向量的内积不变，,则称 为正交变换.,注：,欧氏空间中的正交变换是几何空间中保持长度,不变的正交变换的推广.,2.欧氏空间中的正交变换的刻划,下述命题是等价的：,（定理4）设是欧氏空间V的一个线性变换.,3）保持向量间的距离不变，即,2）保持向量长度不变，即,1）是正交变换；,证明：首先证明1)与2)等价,即，,两边开方得，,若是正交变换，则,有，,(1),(2),若保持向量长度不变，则对,把(3)展开得，,再由(1)(2)即得，,(3),是正交变换,再证明2)与3)等价,根据),故 3）成立.,若,则有，,即，,故 2）成立.,二、n维欧氏空间中的正交变换,1.维欧氏空间中的正交变换是保持标准正交基,不变的线性变换,是V的标准正交基，则 也是V,的标准正交基.,1).若 是 维欧氏空间V的正交变换，,事实上，由正交变换的定义及标准正交基的性质,即有，,2).若线性变换 使V的标准正交基 变成,变换,标准正交基，则 为V的正交,证明：任取 设,由 为标准正交基，有,故 是正交变换,又,由于为标准正交基，得,2.维欧氏空间V中的线性变换是正交变换,设 为V的标准正交基，且,证明：,的标准正交基，,当 是正交变换时，由1知，也是V,而由标准正交基 到标准,正交基 的过渡矩阵是正交矩阵.,设 为V的标准正交基，且,再由 1 即得为正交变换,由于当A是正交矩阵时，也是V的,即，,标准正交基，,所以，A是正交矩阵,3.欧氏空间V的正交变换是V到自身的同构映射,因而有,4.维欧氏空间中正交变换的分类：,设维欧氏空间V中的线性变换在标准正交基,1）如果 则称为第一类的（旋转）;,2）如果 则称为第二类的,下的矩阵是正交矩阵A，则,例、在欧氏空间中任取一组标准正交基,定义线性变换为：,则为第二类的正交变换，也称之为镜面反射,