Up 双対基底 作成: 2017-11-27
更新: 2017-11-28


    \( V \) を,体k上のn次元線型空間とする。
    \( V \) の基底 \( \{ {\bf e}_1, \,\ \cdots\, {\bf e}_n \} \) に対し,つぎのように定義した \( {\bf e}^1, \,\ \cdots\, {\bf e}^n \in V^* \) の組 \( \{ {\bf e}^1, \,\ \cdots\, {\bf e}^n \} \) は, \( V^* \) の基底になる:
      \[ {\bf e}^i ( {\bf e}_j ) \,=\, \delta_{ij} \]
    これを,\( \{ {\bf e}_1, \,\ \cdots\, {\bf e}_n \} \) の双対基底と呼ぶ。


    \( V \) の基底変換:
      \[ \{ {\bf e}_1 \,\cdots\, {\bf e}_n \} \longrightarrow \{ {{\bf e}^{'}}_1 \,\cdots\, {{\bf e}^{'}}_n \} \]
    は,一つの線型写像 \( : V \rightarrow V \) である。
    この基底変換の表現行列 \( (\, {a^j}_i \,) \) に対し,各行を行ベクトルと見る:
      \[ {\bf e}^i = ( {a^1}_i\, \cdots\, {a^n}_i ) \]
    \( {\bf e}^i \) は,写像
      \[ \left( \begin{array}{c} x^1 \\ \vdots \\ x^n \\ \end{array} \right) \in V \,\longmapsto\, ( {a^1}_i\, \cdots \, {a^n}_i ) \left( \begin{array}{c} x^1 \\ \vdots \\ x^n \\ \end{array} \right) = {a^1}_i x^1 + \cdots + {a^n}_i x^n \in k \]
    として, \( V \) の汎関数,即ち \( V^* \) の元になる。
    さらに,\( \{ {\bf e}^1 \,\cdots\, {\bf e}^n \} \) は, \( \{ {\bf e}_1 \,\cdots\, {\bf e}_n \} \) の双対基底になっている。

      実際,\( {\bf x} \in V \) に対し \( e^i ( {\bf x} ) \) は,基底 \( \{ {{\bf e}^{'}}_1 \,\cdots\, {{\bf e}^{'}}_n \} \) に対する \( {\bf x} \) の i-成分。
      \( {\bf e}^i ( {\bf e}_j ) \) は,\( {\bf e}^i ( {\bf e}_j ) = {{\bf e}^{'}}_j \) であるから,基底 \( \{ {{\bf e}^{'}}_1 \,\cdots\, {{\bf e}^{'}}_n \} \) に対する \( {{\bf e}^{'}}_j \) の i-成分。──それは \( \delta_{ij} \) 。