background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 

ZADANIA  -   Seria 2,   Grupy, ciała, przestrzenie liniowe, przekształcenia liniowe 

 
 1.  Wykazać, że grupy przekształceń symetrii prostokąta, rombu oraz równoległoboku są podgrupami   
      grupy przekształceń symetrii kwadratu. Sporządzić tabelki mnożenia dla wszystkich grup.     
      Sprawdzić twierdzenie Lagrange’a o rzędzie grup skończonych.  
      Działaniem ( mnożeniem ) w grupie przekształceń jest złożenie ( superpozycja ) przekształceń. 

 

 2.  Ustalić izomorfizm pomiędzy grupami przekształceń symetrii kwadratu, prostokąta, rombu oraz 

równoległoboku a odpowiednimi podgrupami grupy permutacji zbioru czteroelementowego  

      ( wierzchołki czworoboku ). 
      Działaniem w grupie przekształceń jest złożeniem  przekształceń.. 

 

 3.  Dla jakich grup 

G

  odwzorowanie 

G

G

f

:

 postaci: 

                       a)      

2

)

(

x

x

f

                        b)   

1

)

(

x

x

f

 

      jest homomorfizmem? Kiedy te odwzorowania są izomorfizmami? 

 

 4.  Wykazać, że odwzorowanie 

2

1

:

G

G

f

 jest homomorfizmem grup dla ustalonego 

R

a

             a)   

)

,

(

1

R

G

  ,   

)

,

(

2

R

G

  ;            

a

x

x

f

)

(

          

             b)   

)

,

(

1

R

G

  ,   

)

,

(

2

R

G

  ;            

x

a

x

f

ln

)

(

     

             c)   

)

,

(

1

R

G

   ,   

)

,

(

2

R

G

  ;            

ax

e

x

f

)

(

     

       Czy odwzorowania te są izomorfizmami? 

 

5.  Niech 

)

m

Q

oznacza podciało ciała liczb rzeczywistych 

R

, złożone z liczb postaci 

m

b

a

 ,      

      gdzie  

,

,

Q

b

a

  

,

N

m

  

Q

m

 .Wykazać, że ciała 

)

m

Q

 i  

)

n

Q

 są izomorficzne gdy     

        

2

k

n

m

  dla pewnego  

Q

k

 . 

 6.  Rozwiązać następujące równania: 

           a)       

0

7

2

2

x

x

         w ciele  

)

2

(

Q

 , 

           b)         

5

2

x

                      w ciele  

11

Z

       .             

 7.  Wykazać, że jeśli 

x

 jest rozwiązaniem równania   

a

x

n

  w ciele 

p

Z

, to  

p

x

 jest   

       również rozwiązaniem tego równania. 

 

 8.  W zbiorach wielomianów stopnia n o współczynnikach: 
          a)  rzeczywistych - 

]

[

n

R

 ,      b)  wymiernych - 

]

[

n

Q

 ,      c)  całkowitych - 

]

[

n

Z

 

       określone jest dodawanie wielomianów oraz mnożenie przez liczbę ( odpowiednio:     
       rzeczywistą, wymierną lub całkowitą ). Czy zbiory te są przestrzeniami liniowymi? Czy 

]

[

n

Q

jest  

       podprzestrzenią liniową  przestrzeni

]

[

n

R

? Czy przestrzenie liniowe  

]

[

n

R

 i  

]

[

n

Q

 są    

       homomorficzne? Rozważyć najpierw przypadek  

0

n

 

 9.  Czy przekształcenie ( mnożenie przez wielomian )  

]

[

]

[

s

n

n

R

gf

f

R

 , dla ustalonego    

       

]

[

s

R

g

, jest przekształceniem liniowym? 

 

 
 
 
 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 
 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań  

 
1.   Jeśli figura geometryczna posiada oś symetrii to odbicie względem tej osi jest przekształceniem 

symetrii. Jeśli figura geometryczna posiada środek symetrii to obroty wokół tego punktu                     
( o odpowiedni kąt ) są przekształceniami symetrii.                                                                                                                                                                            

Kwadrat  ABCD 
 
Oś symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Prosta równoległa do podstawy AB dzieląca boki na połowy 

Odbicie                              -    

1

P

 

Prosta równoległa do boku AD dzieląca podstawy na połowy  Odbicie                              -    

2

P

 

Przekątna  AC 

Odbicie                              -    

1

T

 

Przekątna  BD 

Odbicie                              -    

2

T

 

 
Środek  symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt    0

O

                 -   

I

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt    90

O

               -   

1

O

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt  180

O

               -   

2

O

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt  270

O                         

-  

3

O

 

 
Grupa symetrii kwadratu składa się z 8 przekształceń.  Działaniem ( mnożeniem ) w grupie jest 
złożenie ( superpozycja ) przekształceń. Aby sporządzić tabelkę mnożenia w grupie wygodnie jest 
przyjąć oznaczenia punktów płaszczyzny, w których znajdują się wierzchołki kwadratu, jako A, B, 
C, D natomiast wierzchołki ponumerować odpowiednio 1, 2, 3, 4 i obserwować, w którym z 
kolejnych punktów A, B, C, D pojawią się one po każdym przekształceniu. 

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

D

C

B

A

D

C

B

A

I

                          

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

1

A

B

C

D

D

C

B

A

P

 

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

1

C

B

A

D

D

C

B

A

O

                       

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

2

C

D

A

B

D

C

B

A

P

 

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

2

B

A

D

C

D

C

B

A

O

                       

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

1

B

C

D

A

D

C

B

A

T

 

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

3

A

D

C

B

D

C

B

A

O

                       

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

2

D

A

B

C

D

C

B

A

T

 

 

Przykłady mnożenia (składanie przekształceń) w grupie:      

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

1

2

2

1

D

A

B

C

T

B

A

D

C

O

D

C

B

A

O

T

     czyli       

2

2

1

T

O

T

 

bowiem: 

Wierzchołek 1 znajdujący się początkowo w punkcie 

A

 znajdzie się po obrocie 

2

O

                   

w punkcie 

C

, a punkt 

C

 przy odbiciu 

1

T

 nie zmienia swego położenia. Ostatecznie 

C

A

Wierzchołek 2 znajdujący się początkowo w punkcie 

B

 znajdzie się po obrocie 

2

O

w punkcie 

D

, a punkt 

D

 przy odbiciu 

1

T

 przechodzi na punkt 

B

. Ostatecznie  

B

B

Tak się dzieje tylko przy odbiciu 

2

T

 
 
 
 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań - cd 

 

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

)

,

,

,

(

:

1

2

2

1

D

A

B

C

O

C

D

A

B

P

D

C

B

A

P

O

     czyli       

2

2

1

T

P

O

 

bowiem: 

Wierzchołek 1 znajdujący się początkowo w punkcie 

A

 znajdzie się po odbiciu

2

P

                   

w punkcie 

B

, a punkt 

B

 przy obrocie 

1

O

 przechodzi na punkt 

C

. Ostatecznie 

C

A

Wierzchołek 2 znajdujący się początkowo w punkcie 

B

 znajdzie się po odbiciu

2

P

w punkcie 

A

, a punkt 

A

 przy obrocie 

1

O

 przechodzi na punkt 

B

. Ostatecznie  

B

B

Tak się dzieje tylko przy odbiciu 

2

T

Postępując podobnie oraz korzystając z faktu, że w tabelce mnożenia grupy skończonej, w 
każdym wierszu i w każdej kolumnie elementy grupy występują tylko raz, otrzymujemy 
następującą tabelkę mnożenia dla grupy symetrii kwadratu: 

 

 

I

 

1

O

 

2

O

 

3

O

 

1

P

 

2

P

 

1

T

 

2

T

 

I

 

I

 

1

O

 

2

O

 

3

O

 

1

P

 

2

P

 

1

T

 

2

T

 

1

O

 

1

O

 

2

O

 

3

O

 

I

 

1

T

 

2

T

 

2

P

 

1

P

 

2

O

 

2

O

 

3

O

 

I

 

1

O

 

2

P

 

1

P

 

2

T

 

1

T

 

3

O

 

3

O

 

I

 

1

O

 

2

O

 

2

T

 

1

T

 

1

P

 

2

P

 

1

P

 

1

P

 

2

T

 

2

P

 

1

T

 

I

 

2

O

 

3

O

 

1

O

 

2

P

 

2

P

 

1

T

 

1

P

 

2

T

 

2

O

 

I

 

1

O

 

3

O

 

1

T

 

1

T

 

1

P

 

2

T

 

2

P

 

1

O

 

3

O

 

I

 

2

O

 

2

T

 

2

T

 

2

P

 

1

T

 

1

P

 

3

O

 

1

O

 

2

O

 

I

 

 
Romb  ABCD 

 

Oś symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Przekątna  AC 

Odbicie                              -    

1

T

 

Przekątna  BD 

Odbicie                              -    

2

T

 

 

Środek  symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt    0

O

                 -   

I

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt  180

O

               -   

2

O

 

 

Czteroelementowa grupa symetrii rombu jest podgrupą symetrii kwadratu, z następującą tabelką 
mnożenia: 

 

 

I

 

2

O

 

1

T

 

2

T

 

I

 

I

 

2

O

 

1

T

 

2

T

 

2

O

 

2

O

 

I

 

2

T

 

1

T

 

1

T

 

1

T

 

2

T

 

I

 

2

O

 

2

T

 

2

T

 

1

T

 

2

O

 

I

 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań - cd 

 

Prostokąt  ABCD 

 

Oś symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Prosta równoległa do podstawy AB dzieląca boki na połowy 

Odbicie                              -    

1

P

 

Prosta równoległa do boku AD dzieląca podstawy na połowy  Odbicie                              -    

2

P

 

 

Środek  symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt    0

O

                 -   

I

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt  180

O

               -   

2

O

 

 

Czteroelementowa grupa symetrii prostokąta jest podgrupą symetrii kwadratu, z następującą 
tabelką mnożenia: 

 

 

I

 

2

O

 

1

P

 

2

P

 

I

 

I

 

2

O

 

1

P

 

2

P

 

2

O

 

2

O

 

I

 

2

P

 

1

P

 

1

P

 

1

P

 

2

P

 

I

 

2

O

 

2

P

 

2

P

 

1

P

 

2

O

 

I

 

 

Równoległobok  ABCD 

 

Środek  symetrii 

Przekształcenie symetrii  - symbol 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt    0

O

                 -   

I

 

Punkt przecięcia przekątnych 

Obrót o kąt  180

O

               -   

2

O

 

 

Dwuelementowa grupa symetrii równoległoboku jest podgrupą symetrii kwadratu, z następującą 
tabelką mnożenia: 

 

 

I

 

2

O

 

I

 

I

 

2

O

 

2

O

 

2

O

 

I

 

 

Twierdzenie Lagrange’a o rzędzie grup skończonych (liczba elementów grupy ) mówi, że rząd 
podgrupy jest dzielnikiem rzędu grupy. W tym przypadku rzeczywiście tak jest:  Grupa symetrii 
kwadratu ma rząd 8, podczas gdy jej podgrupy: grupa symetrii rombu, prostokąta i 
równoległoboku mają rzędy odpowiednio równe 4, 4 i 2.

 

 
 
2.  W Zadaniu 1 opisując poszczególne przekształcenia symetrii czworoboków w języku zmiany 

położeń ich wierzchołków ustaliliśmy izomorfizm pomiędzy grupami przekształceń symetrii 
kwadratu, prostokąta, rombu oraz równoległoboku a odpowiednimi podgrupami grupy permutacji 
zbioru czteroelementowego bowiem traktowaliśmy cztery wierzchołki jako czteroelementowy 
zbiór uporządkowany. Każde z przekształceń symetrii może być więc traktowane jako permutacja 
czteroelementowego zbioru. 
Permutacje odpowiadające obrotom tworzą cykle czteroelementowe. Permutacje odpowiadające 
odbiciom 

1

P

 i 

2

P

 składają się z dwóch cykli dwuelementowych. Permutacje odpowiadające 

odbiciom 

1

T

 i 

2

T

 tworzą cykle dwuelementowe.  

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 

 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań - cd 

 
3.
  Odwzorowanie 

G

G

f

:

 grupy 

)

,

(

G

 w grupę  

)

,

(

G

 nazywa się homomorfizmem,  jeśli  

                          

)

(

)

(

)

(

b

f

a

f

b

a

f

     ,       

G

b

a

,

 

     Jeśli odwzorowanie to jest jednocześnie bijekcją to nazywa się ono izomorfizmem. 

 a)  Dla wygody opuszczamy znak mnożenia w grupie. Odwzorowanie  

2

)

(

x

x

f

 jest 

homomorfizmem gdy spełniony jest warunek     

)

(

)

(

)

(

y

f

x

f

xy

f

 czyli  

2

2

2

)

(

y

x

xy

                                                      

Dzięki łączności mnożenia w grupie równanie to można przekształcić do postaci                                                   

                                                       

xxyy

xyxy

 

W grupie,  dla 

G

a

 istnieje jedyny element odwrotny 

1

a

 . Mnożąc równanie 

lewostronnie przez 

1

x

 a prawostronnie przez 

1

y

sprowadzamy je do postaci   

xy

yx

 ,                

a to oznacza, że grupa musi być przemienna. 

Odwzorowanie to nie jest izomorfizmem dla każdej grupy przemiennej. Przykłady: 

     -  dla grupy liczb 

}

2

,

1

,

0

{

G

 z dodawaniem modulo 3,  odwzorowanie 

2

)

(

x

x

f

                  

         jest izomorfizmem:     

G

G

f

)

(

     -   dla grupy symetrii prostokąta, rombu, kwadratu oraz dla grupy liczb 

}

3

,

2

,

1

,

0

{

G

     

         z dodawaniem modulo 4, nie jest izomorfizmem:     

G

G

f

)

(

 b)  Odwzorowanie  

1

)

(

x

x

f

 jest homomorfizmem gdy spełniony jest warunek                       

                         

)

(

)

(

)

(

y

f

x

f

xy

f

        czyli          

1

1

1

)

(

y

x

xy

 .                                                                               

Ale      

1

1

1

)

(

yx

y

x

     . Warunek ten sprowadza się więc do postaci     

1

1

)

(

)

(

yx

xy

,                         

a to oznacza, że grupa musi być przemienna, bowiem element odwrotny wyznaczony jest 
jednoznacznie.          

      Odwzorowanie to jest izomorfizmem dla każdej grupy przemiennej, bowiem dla 

G

a

 

istnieje jedyny element odwrotny 

1

a

 

 
4.   Odwzorowanie 

2

1

:

G

G

f

 grupy 

)

,

(

1

G

 w grupę  

)

,

(

2

G

 jest homomorfizmem,  jeśli 

spełnia warunek 

                          

)

(

)

(

)

(

b

f

a

f

b

a

f

     ,       

G

b

a

,

 

a)   Sprawdzamy warunek   

)

(

)

(

)

(

y

f

x

f

xy

f

    czyli   

a

a

a

y

x

xy

)

(

 .  Jest on spełniony dla 

dowolnego 

R

a

. Odwzorowanie 

f

 jest więc homomorfizmem.                                                                                       

Niech   

0

a

. Wtedy  odwzorowanie 

f

 jest injekcją:  jeśli 

a

a

x

x

2

1

  to  

2

1

x

x

  dla  

R

x

x

2

1

,

, oraz  surjekcją: 

R

R

f

)

(

. Odwzorowanie 

f

jest izomorfizmem gdy 

0

a

.                                     

Dla 

0

a

 mamy 

}

1

{

)

(

R

f

. Odwzorowanie 

f

 nie jest izomorfizmem gdy 

0

a

 

b)   Sprawdzamy warunek   

)

(

)

(

)

(

y

f

x

f

xy

f

    czyli   

y

a

x

a

xy

a

ln

ln

ln

 .  Jest on 

spełniony dla dowolnego 

R

a

. Odwzorowanie 

f

 jest więc homomorfizmem .                                                                                        

Niech   

0

a

. Wtedy  odwzorowanie 

f

 jest injekcją:  jeśli 

2

1

ln

ln

x

a

x

a

  to  

2

1

x

x

  

dla

R

x

x

2

1

,

, oraz surjekcją: 

R

R

f

)

(

. Odwzorowanie

f

jest izomorfizmem gdy

0

a

.                                     

Dla 

0

a

 mamy 

}

0

{

)

(

R

f

. Odwzorowanie 

f

 nie jest izomorfizmem gdy 

0

a

 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 
 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań - cd 

 

c)   Sprawdzamy warunek   

)

(

)

(

)

(

y

f

x

f

y

x

f

    czyli   

ay

ax

y

x

a

e

e

e

)

(

 .  Jest on 

spełniony dla dowolnego 

R

a

. Odwzorowanie 

f

 jest więc homomorfizmem.                                                                                        

Niech   

0

a

. Wtedy  odwzorowanie 

f

 jest injekcją:  jeśli 

2

1

ax

ax

e

e

  to  

2

1

x

x

  dla  

R

x

x

2

1

,

,   oraz  surjekcją: 

R

R

f

)

(

 . Odwzorowanie 

f

 jest izomorfizmem gdy 

0

a

.                                     

Dla 

0

a

 mamy 

}

1

{

)

(

R

f

. Odwzorowanie 

f

 nie jest izomorfizmem gdy 

0

a

 

6.  Wystarczy sprawdzić, kiedy przekształcenie  

   

n

Q

m

Q

f

:

  postaci  

                       

n

kb

a

m

b

a

f

)

(

                                                                                                                  

dla pewnego, ustalonego  

Q

k

  jest izomorfizmem ( homomorfizm i bijekcja ). 

Po pierwsze przekształcenie 

f

, jako homomorfizm, musi spełniać warunek 

               

)

(

)

(

])

][

([

m

d

c

f

m

b

a

f

m

d

c

m

b

a

f

 

 czyli 

                 

)

(

)

(

)

]

[

(

m

d

c

f

m

b

a

f

m

bc

ad

bdm

ac

f

 

Korzystając z postaci 

f

 otrzymujemy 

              

)

)(

(

]

[

n

kd

c

n

kb

a

n

bc

ad

k

bdm

ac

 

Stąd  

             

n

bc

ad

k

n

bdk

ac

n

bc

ad

k

bdm

ac

]

[

]

[

2

 

Równanie to jest spełnione gdy 

2

k

n

m

.   

Po drugie, przekształcenie f jest bijekcją, bowiem dowolny element zbioru 

)

n

Q

można 

przedstawić w postaci   

n

kb

a

 , gdzie  

Q

b

a

,

 są dowolne, natomiast 

Q

k

 ustalone. 

 

7.  a)  Sposób 1. 

Szukamy rozwiązań równania     

0

7

2

2

x

x

 w  postaci  

2

b

a

x

 , gdzie 

Q

b

a

,

                                               

0

7

)

2

(

2

)

2

(

2

b

a

b

a

 

czyli 

                                         

0

2

)

2

2

(

7

2

2

2

2

b

ab

a

b

a

 

Równanie to jest równoważne układowi dwóch równań: 

  

0

7

2

2

2

2

a

b

a

        

  

0

2

2

b

ab

 

ponieważ 

Q

2

, natomiast 

Q

b

a

,

Z drugiego równania   

0

)

1

(

a

b

 wynika, że  

1

a

   lub  

0

b

.   Wstawiając to do 

pierwszego równania otrzymujemy: 
        

1

a

     i     

4

2

b

              lub          

0

b

   i   

8

)

1

(

2

a

       

Tylko pierwszy układ posiada rozwiązania dla 

Q

b

a

,

:   

           

1

a

,   

2

b

       oraz       

1

a

,   

2

b

        

Rozpatrywane równanie posiada dwa rozwiązania w ciele 

)

2

(

Q

                          

2

2

1

1

x

    ,  

2

2

1

2

x

 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 

 

     ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań - cd 

 
a)  Sposób 2. 

Szukamy rozwiązań równania   

0

7

2

2

x

x

 w ciele liczb rzeczywistych 

)

2

(

Q

R

 a 

następnie wybieramy te rozwiązania, które należą do ciała 

)

2

(

Q

. Sprowadzamy równanie do 

postaci kanonicznej 

              

0

7

1

)

1

(

2

x

    czyli        

8

)

1

(

2

x

         skąd  

2

2

1

x

.                                   

Oba rozwiązania  

2

2

1

1

x

    ,  

2

2

1

2

x

  należą do ciała 

)

2

(

Q

 

    b)                                                                                                                                                                       

Ciało 

11

Z

 jest to zbiór liczb  

10

,

9

,

8

,

7

,

6

,

5

,

4

,

3

,

2

,

1

,

0

 z dodawaniem i mnożeniem modulo 11. 

Najprostszym sposobem znalezienia rozwiązań równania 

5

2

x

 w tym ciele jest sprawdzenie po 

kolei, które z elementów ciała spełniają to równanie, to znaczy dla których liczb ich kwadrat daje 
przy dzieleniu przez 11 resztę 5.  Pisząc kolejne kwadraty:  0, 1,  4,  9,  16 = 11 +5,  25 = 22+3,  
36 = 33 +3,  49 = 44 + 5,  64 = 55 + 9,  81 = 88 + 3, 100 = 99 + 1, widzimy, że rozwiązaniami 
tego równania w  ciele 

11

Z

 są liczby 

4

1

x

 ,  

7

2

x

.   

Uwaga. Po znalezieniu pierwszego rozwiązania 

4

1

x

można szukać dalszych rozwiązań w 

postaci   

4

1

y

y

x

. Wówczas otrzymuje się równanie  

0

11

8

2

y

y

  równoważne ( modulo 11 ) 

równaniu 

0

)

8

(

y

y

. Stąd  

0

1

y

 , 

3

2

y

 

8.   Jeśli 

x

 jest rozwiązaniem równania   

a

x

n

  w ciele 

p

Z

, to  znaczy, że reszta z dzielenia przez 

p

liczby 

n

x

 równa jest reszcie z dzielenia przez 

p

liczby 

a

. W wyrażeniu na dwumian Newtona  

                                   

k

k

n

n

k

n

k

k

n

n

k

n

p

x

k

n

x

p

x

k

n

p

x

)

(

)

(

)

(

1

0









 

wszystkie składniki sumy dla 

0

k

 są podzielne przez 

p

. Dlatego reszty z dzielenia przez 

p

 

liczb 

n

x

 i  

n

p

x

)

(

  są takie same. Tak więc, jeśli 

x

 jest rozwiązaniem równania   

a

x

n

   

w  ciele 

p

Z

, to także  

p

x

 jest  rozwiązaniem tego równania w ciele 

p

Z

Uwaga . Liczba 

x

p

 nie musi być rozwiązaniem tego równania w ciele 

p

Z

.  

               Przykład:  

3

n

 ,  

5

p

 ,  

3

x

 
9.   
We wszystkich trzech przypadkach zbiór wielomianów jest grupą przemienną z uwagi na 

dodawanie wielomianów. Także mnożenie wielomianów przez odpowiednie liczby spełnia 
wszystkie konieczne w definicji przestrzeni liniowej aksjomaty. Pozostaje jedynie ustalić, które ze 
zbiorów liczb są ciałami. Zbiór liczb rzeczywistych 

R

 oraz zbiór liczb wymiernych 

Q

są ciałami, 

natomiast zbiór liczb całkowitych 

Z

 ciałem nie jest. Dlatego zbiory wielomianów 

]

[

n

R

nad 

R

 

oraz  

]

[

n

Q

 nad 

Q

, z tak określonymi działaniami są przestrzeniami liniowymi, natomiast 

]

[

n

Z

 

nie. 

 
 
 
 

background image

UKSW                                                                                                ALGEBRA  LINIOWA 
Matematyka, Informatyka i ekonometria                                                Kazimierz Jezuita 
 

 

 
 

ZADANIA  -   Seria 2  -  Uwagi, szkice rozwiązań – Cd 

 

Zbiór wielomianów 

]

[

n

Q

 jest podzbiorem zbioru wielomianów 

]

[

n

R

. Jednak przestrzeń liniowa 

]

[

n

Q

nad ciałem 

Q

 nie jest podprzestrzenią liniową  przestrzeni liniowej

]

[

n

R

 nad ciałem 

R

ponieważ są one rozpięte nad innymi ciałami – wielomiany z  

]

[

n

Q

 pomnożone przez liczbę 

rzeczywistą, niewymierną nie należą do 

]

[

n

Q

Przestrzenie liniowe 

]

[

n

R

 i  

]

[

n

Q

 nie są homomorficzne ponieważ homomorfizm                                         

                                                        

:

f

]

[

n

R

 

 

]

[

n

Q

    

powinien zachowywać mnożenie wektora przez liczbę 

                                                         

)

(

)

(

v

f

v

f

 

a to wymaga aby obie przestrzenie były rozpięte nad tym samym ciałem. W przypadku 

0

n

 

istnienie homomorfizmu przestrzeni liniowych 

R

R

]

[

0

 i  

Q

Q

]

[

0

 oznaczałoby, że ciała 

R

               

Q

 są homomorficzne ( a tym samym izomorficzne ) co oczywiście nie ma miejsca. 

  
 
10.
  Przekształcenie przestrzeni liniowych 

f

jest homomorfizmem ( przekształceniem liniowym ) jeśli   

zachowuje oba działania przestrzeni liniowych: dodawanie wektorów i mnożenie wektora przez 
liczbę. Oznacza to, że przekształcenie 

f

jest przemienne z dodawaniem wektorów i mnożeniem 

wektora przez liczbę. Przekształcenie liniowe przeprowadza więc kombinację liniową wektorów 
na kombinację liniową ich obrazów o tych samych współczynnikach liczbowych 

                                  

)

(

)

(

2

2

1

1

2

2

1

1

w

f

w

f

w

w

f

 

W tym przypadku przekształcenie 

f

polegające na mnożeniu wielomianów przez ustalony 

wielomian:       

                              

]

[

]

[

s

n

n

R

gw

w

R

 ,   dla ustalonego  

]

[

s

R

g

,                                                         

jest przekształceniem liniowym ponieważ spełnia ten warunek 

                              

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

2

2

1

1

2

2

1

1

x

w

x

g

x

w

x

g

x

w

x

w

x

g