Ydin ja injektiivisyys

Lineaarikuvauksen injektiivisyyden tutkiminen voidaan siirtää origoon: ehdosta saadaan nimittäin, että , ja kääntäen. Toisin sanoen vektoreiden ja vertaaminen on yhtäpitävää vektorin nollavektoriin vertaamisen kanssa. Yhtälön sijasta riittääkin siten tarkastella yhtälöä .

Määritellään, että lineaarikuvauksen ydin on joukko

.

Kuvauksen lineaarisuuden perusteella ytimen vektoreiden summat ja monikerrat ovat edelleen sen vektoreita, sillä jos ja , niin myös

ja
.

Lineaarikuvauksen ydin on siis aina joidenkin vektorien virittämä aliavaruus. Seuraava tulos on jo oikeastaan edellä perusteltu, mutta todistetaan se vielä uudestaan.

Lause 6.12.

Lineaarikuvaus on injektio, jos ja vain jos .

Todistus. Jos on injektio ja vektori on ytimessä, on , joten injektiivisyyden perusteella .

Jos taas ytimessä on vain nollavektori, ehdosta ja siitä, että

,

saadaan, että vektorin on oltava ytimen ainoa vektori, nollavektori, ts. saadaan, että . Kuvaus on siten injektio.

 

Opiskelutehtävä 21

Opiskelutehtävän 20 perusteella tiedetään, että kuvaus ,

 

on lineaarinen. Onko se injektio?

Vinkki tehtävään 21