[開設 06/29/21=MM/DD/YY]

例 7 から見た例 3

配付資料「束」の例 3 は例 7 の特殊ケースである.
直交補空間に関する以前の web 資料でも 述べたように,
G = M = ℝn,
gIm ⇔ gm
とおくと, IG = M = ℝn 上の 対称な2項関係なので, ′ : 2G → 2M も ′ : 2M → 2G も 同じ操作になり, S ⊆ ℝn に対して
S ′ = {m∊ℝn | ∀gS; gIm} = {m∊ℝn | ∀gS; gm} = S
であった. また, G = MI の対称性より, BG = BM であることが解る.
このとき, BG = BM = Sn (線形部分空間全体からなる族) となる. 実際, 任意の S ⊆ ℝn に対して S は線形部分空間になるので (その理由), S⊥⊥ も また線形部分空間だから,
BG = BM = {S⊥⊥ | S ⊆ ℝn} ⊆ Sn
である. 一方, H が線形部分空間のとき H = H だから,
Sn = {H | H は線形部分空間} = {H⊥⊥ | H は線形部分空間} ⊆ {H⊥⊥ | H ⊆ ℝn} = BG = BM
である. 以上から, BG = BM = Sn
H1, H2Sn のとき, 例 3 より (Sn, ⊆) における結びは
H1H2 = H1 + H2
で, 例 7 より (BG, ⊆) における結びは
H1H2 = (H1H2)″ = (H1H2)⊥⊥
で与えられ, 今 BG = Sn であるから,
H1 + H2 = (H1H2)⊥⊥
であることが解る.

上限 H1H2 のイメージ図
上図では H1H2 は ともに 3 次元 Euclid 空間 ℝ3 における 1 次元線形部分空間.
(H1H2)H1H2 に垂直な 1 次元線形部分空間となり,
その直交補空間が (H1H2)⊥⊥ であり, これは H1 + H2 に等しい.
そして,これが {H1, H2} の上限 H1H2 である.

おまけ(発展):閉凸錐

以前のWeb資料 でも見たように,
G = M = ℝn,
gIm ⇔ ‹g,m› ≤ 0
(ただし,‹g,m› は gm の内積) とおくと, IG = M = ℝn 上の 対称な2項関係で, ′ : 2G → 2M も ′ : 2M → 2G も 極錐を取る操作 SS になる. つまり, S ⊆ ℝn に対して
S ′ = {m∊ℝn | ∀gS; gIm} = {m∊ℝn | ∀gS; ‹g,m› ≤ 0} = S
であった. このとき, BG = {S | S ⊆ ℝn} (= BM) は, 閉凸錐の全体からなる族に一致する. 閉凸錐も極錐と同様に, 凸解析(非線形最適化などに用いられる分野)などに現れる重要な概念である.

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