О сопряженных эндоморфизмах векторных пространств
Е. М. Левич,
Г. И. Гейдеман
Аннотация:
Пусть
$G$ – векторное пространство над полем
$P$ и
$A$ – некоторый его эндоморфизм. Тогда
$G$ можно рассматривать как модуль над кольцом
$K=P[x]$ полиномов от одного неизвестного с коэффициентами из поля
$P$, если для любых
$\lambda=\sum\limits_{i=0}^n\alpha_ix^i\in K$ и
$x\in G$ определить их произведение следующим образом:
$$
\lambda x=\sum_{i=0}^n \alpha_i(A^ix).
$$
Элемент
$x\in G$ называется алгебраическим, если существует такое
$\lambda\neq0$,
$\lambda\in K$, что
$\lambda x=0$. Обозначим через
$O(x)=\{\lambda\in K:\lambda x=0\}$. Элемент называется трансцендентным, если
$O(x)=\{0\}$. Обозначим через
$W(G)$ совокупность всех алгебраических элементов
$K$-модуля
$G$. Если
$W(G)=G(W(G))=\{0\}$, то
$K$-модуль
$G$ называется периодическим (трансцендентным) или локально алгебраическим, а эндоморфизм
$A$ называется локально алгебраическим (трансцендентным) эндоморфизмом.
Обозначим через
$\omega$ множество всех неприводимых полиномов из
$K$ с коэффициентом при старшей степени
$x$, равным единице. Пусть
$\omega_1\subset \omega$. Элемент
$x\in G$ называется
$\omega_1$-периодическим, если каждый неприводимый делитель порядка элемента
$x$ принадлежит
$\omega_1$.
$K$-модуль
$G$ называется
$\omega_1$-периодическим,
если каждый элемент
$K$-модуля
$G$ является
$\omega_1$-периодическим.
$K$-модуль
$G$ называется
$\omega_1$-делимым, если для любых
$\lambda\in\omega_1$ и
$x_0\in G$ уравнение
$\lambda x=x_0$ разрешимо в
$G$. Если
$\omega_1=\omega$, то
$\omega_1$-делимый
$K$-модуль
$G$ называется делимым.
Обозначим через
$G^*$ векторное пространство, сопряженное к
$G$, а через
$A^*$ – эндоморфизм, сопряженный к
$A$. Естественным образом можно рассматривать
$G^*$ как модуль над кольцом
$K=P[x]$, но для удобства в этом случае кольцо
$K$
обозначается через
$K^*$.
Имеют место следующие теоремы:
Теорема 1. $K^*$-модуль $G^*$ тогда и только тогда обладает $\omega_1$-делимыми
$K^*$-подмодулями, когда $K$-модуль $G$ обладает $\omega_2$-периодическими элементами причем $\omega_1\cap \omega_2=\varnothing$.
Теорема 2. $K^*$-модуль $G^*$ обладает трансцендентными элементами тогда
и только тогда, когда эндоморфизм $A$ не является алгебраическим.
Теорема 3. Ни при каком эндоморфизме $A$ $K^*$-модуль $G^*$ не является
свободным $K^*$-модулем.
Кроме того, в работе изучаются вопросы, связанные с приведением сопряженного оператора к жордановой форме в случае бесконечномерных векторных пространств.
УДК:
519.49
Статья поступила: 08.01.1968