ध्रुवण सर्वसमिका: Difference between revisions

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|एक बीजगणितीय रूप का ध्रुवीकरण
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[[File:Parallelogram law.svg|thumb|ध्रुवीकरण पहचान में शामिल वैक्टर <math>2\|x\|^2 + 2\|y\|^2 = \|x+y\|^2 + \|x-y\|^2.</math> ]]रेखीय बीजगणित में, गणित की एक शाखा, ध्रुवीकरण की पहचान सूत्रों के परिवार में से कोई एक है जो एक आदर्श सदिश स्थान के मानदंड (गणित) के संदर्भ में दो सदिश (ज्यामिति) के आंतरिक उत्पाद को व्यक्त करता है।
[[File:Parallelogram law.svg|thumb|ध्रुवीकरण पहचान में शामिल वैक्टर <math>2\|x\|^2 + 2\|y\|^2 = \|x+y\|^2 + \|x-y\|^2.</math> ]]रेखीय बीजगणित में, गणित की एक शाखा, ध्रुवीकरण की पहचान सूत्रों के परिवार में से कोई एक है जो एक आदर्श सदिश स्थान के मानदंड के संदर्भ में दो सदिश के आंतरिक उत्पाद को व्यक्त करता है।
यदि एक आंतरिक उत्पाद से एक मानदंड (गणित) उत्पन्न होता है तो ध्रुवीकरण पहचान का उपयोग इस आंतरिक उत्पाद को पूरी तरह से मानदंड के रूप में व्यक्त करने के लिए किया जा सकता है। ध्रुवीकरण की पहचान दर्शाती है कि अधिकतम एक आंतरिक उत्पाद से एक मानक उत्पन्न हो सकता है; हालाँकि, ऐसे मानक मौजूद हैं जो किसी आंतरिक उत्पाद से उत्पन्न नहीं होते हैं।
यदि एक आंतरिक उत्पाद से एक मानदंड उत्पन्न होता है तो इस आंतरिक उत्पाद को पूरी तरह से मानदंड के रूप में व्यक्त करने के लिए ध्रुवीकरण पहचान का उपयोग किया जा सकता है।ध्रुवीकरण की पहचान दर्शाती है कि अधिकतम एक आंतरिक उत्पाद से एक मानक उत्पन्न हो सकता है; चूंकि, ऐसे मानक सम्मलित हैं जो किसी आंतरिक उत्पाद से उत्पन्न नहीं होते हैं।


किसी भी [[आंतरिक उत्पाद स्थान]] से जुड़ा मानदंड समांतर चतुर्भुज कानून को संतुष्ट करता है: <math>\|x+y\|^2 + \|x-y\|^2 = 2\|x\|^2 + 2\|y\|^2.</math> वास्तव में, जैसा कि [[जॉन वॉन न्यूमैन]] ने देखा,{{sfn|Lax|2002|p=53}} समांतरोग्राम कानून उन मानदंडों को दर्शाता है जो आंतरिक उत्पादों से उत्पन्न होते हैं।
किसी भी [[आंतरिक उत्पाद स्थान]] से जुड़ा मानदंड समांतर चतुर्भुज कानून को संतुष्ट करता है: <math>\|x+y\|^2 + \|x-y\|^2 = 2\|x\|^2 + 2\|y\|^2.</math> वास्तव में, जैसा कि [[जॉन वॉन न्यूमैन]] ने देखा,{{sfn|Lax|2002|p=53}} समांतर चतुर्भुज कानून उन मानदंडों को दर्शाता है जो आंतरिक उत्पादों से उत्पन्न होते हैं।
नॉर्म्ड वेक्टर स्पेस दिया गया है <math>(H, \|\cdot\|)</math>, समांतर चतुर्भुज कानून लागू होता है <math>\|\cdot\|</math> अगर और केवल अगर कोई आंतरिक उत्पाद मौजूद है <math>\langle \cdot, \cdot \rangle</math> पर <math>H</math> ऐसा है कि <math>\|x\|^2 = \langle x,\ x\rangle</math> सभी के लिए <math>x \in H,</math> किस मामले में यह आंतरिक उत्पाद विशिष्ट रूप से ध्रुवीकरण पहचान के माध्यम से आदर्श द्वारा निर्धारित किया जाता है।<ref name=Blanchard>{{cite book|author=[[Philippe Blanchard]], Erwin Brüning|chapter=Proposition 14.1.2 (Fréchet–von Neumann–Jordan)|chapter-url=https://books.google.com/books?id=1g2rikccHcgC&pg=PA192|page=192|title=भौतिकी में गणितीय विधियाँ: वितरण, हिल्बर्ट अंतरिक्ष संचालक और परिवर्तनशील विधियाँ|year=2003|publisher=Birkhäuser|isbn=0817642285}}</ref><ref name=Teschl>{{cite book|author=[[Gerald Teschl]]|title=क्वांटम यांत्रिकी में गणितीय तरीके: श्रोडिंगर ऑपरेटरों के अनुप्रयोगों के साथ|chapter=Theorem 0.19 (Jordan–von Neumann)|page=19|url=https://www.mat.univie.ac.at/~gerald/ftp/book-schroe/|isbn=978-0-8218-4660-5|year=2009|publisher=American Mathematical Society Bookstore}}</ref>
एक मानक स्थान दिया गया <math>(H, \|\cdot\|)</math>, समांतर चतुर्भुज नियम <math>\|\cdot\|</math> और केवल एक आंतरिक उत्पाद <math>\langle \cdot, \cdot \rangle</math> <math>H</math> पर  सम्मलित है, जैसे कि <math>\|x\|^2 = \langle x,\ x\rangle</math> सभी के लिए <math>x \in H,</math> इस स्थिति में आंतरिक उत्पाद विशिष्ट रूप से ध्रुवीकरण पहचान के माध्यम से आदर्श द्वारा निर्धारित किया जाता है।<ref name=Blanchard>{{cite book|author=[[Philippe Blanchard]], Erwin Brüning|chapter=Proposition 14.1.2 (Fréchet–von Neumann–Jordan)|chapter-url=https://books.google.com/books?id=1g2rikccHcgC&pg=PA192|page=192|title=भौतिकी में गणितीय विधियाँ: वितरण, हिल्बर्ट अंतरिक्ष संचालक और परिवर्तनशील विधियाँ|year=2003|publisher=Birkhäuser|isbn=0817642285}}</ref><ref name=Teschl>{{cite book|author=[[Gerald Teschl]]|title=क्वांटम यांत्रिकी में गणितीय तरीके: श्रोडिंगर ऑपरेटरों के अनुप्रयोगों के साथ|chapter=Theorem 0.19 (Jordan–von Neumann)|page=19|url=https://www.mat.univie.ac.at/~gerald/ftp/book-schroe/|isbn=978-0-8218-4660-5|year=2009|publisher=American Mathematical Society Bookstore}}</ref>





Revision as of 23:25, 25 December 2022

ध्रुवीकरण पहचान में शामिल वैक्टर

रेखीय बीजगणित में, गणित की एक शाखा, ध्रुवीकरण की पहचान सूत्रों के परिवार में से कोई एक है जो एक आदर्श सदिश स्थान के मानदंड के संदर्भ में दो सदिश के आंतरिक उत्पाद को व्यक्त करता है।

यदि एक आंतरिक उत्पाद से एक मानदंड उत्पन्न होता है तो इस आंतरिक उत्पाद को पूरी तरह से मानदंड के रूप में व्यक्त करने के लिए ध्रुवीकरण पहचान का उपयोग किया जा सकता है।ध्रुवीकरण की पहचान दर्शाती है कि अधिकतम एक आंतरिक उत्पाद से एक मानक उत्पन्न हो सकता है; चूंकि, ऐसे मानक सम्मलित हैं जो किसी आंतरिक उत्पाद से उत्पन्न नहीं होते हैं।

किसी भी आंतरिक उत्पाद स्थान से जुड़ा मानदंड समांतर चतुर्भुज कानून को संतुष्ट करता है: वास्तव में, जैसा कि जॉन वॉन न्यूमैन ने देखा,[1] समांतर चतुर्भुज कानून उन मानदंडों को दर्शाता है जो आंतरिक उत्पादों से उत्पन्न होते हैं। एक मानक स्थान दिया गया , समांतर चतुर्भुज नियम और केवल एक आंतरिक उत्पाद पर सम्मलित है, जैसे कि सभी के लिए इस स्थिति में आंतरिक उत्पाद विशिष्ट रूप से ध्रुवीकरण पहचान के माध्यम से आदर्श द्वारा निर्धारित किया जाता है।[2][3]


ध्रुवीकरण पहचान

सदिश स्थान पर कोई भी आंतरिक उत्पाद स्थान समीकरण द्वारा एक आदर्श को प्रेरित करता है

ध्रुवीकरण की पहचान इस संबंध को उलट देती है, आंतरिक उत्पाद को आदर्श से पुनर्प्राप्त करती है। प्रत्येक आंतरिक उत्पाद संतुष्ट करता है:
के लिए हल करना सूत्र देता है यदि आंतरिक उत्पाद वास्तविक है तो और यह सूत्र वास्तविक आंतरिक उत्पादों के लिए ध्रुवीकरण की पहचान बन जाता है।

वास्तविक सदिश स्थान

यदि सदिश समष्टि वास्तविक संख्याओं से अधिक है तो ध्रुवीकरण सर्वसमिकाएँ हैं:[4]

ये विभिन्न रूप समांतर चतुर्भुज कानून के समतुल्य हैं:[proof 1]

इसका अर्थ यह भी है क्लास कभी भी हिल्बर्ट अंतरिक्ष नहीं है , क्योंकि समांतर चतुर्भुज कानून संतुष्ट नहीं है। प्रति उदाहरण के लिए, विचार करें तथा किन्हीं दो असंयुक्त उपसमुच्चयों के लिए सामान्य डोमेन का और समांतर चतुर्भुज नियम के अंतर्गत दोनों समुच्चयों की माप की गणना कर सकेंगे।

जटिल वेक्टर रिक्त स्थान

जटिल संख्याओं पर वेक्टर रिक्त स्थान के लिए, उपरोक्त सूत्र बिल्कुल सही नहीं हैं क्योंकि वे (जटिल) आंतरिक उत्पाद के काल्पनिक भाग का वर्णन नहीं करते हैं। हालांकि, एक समान अभिव्यक्ति यह सुनिश्चित करती है कि वास्तविक और काल्पनिक दोनों भागों को बरकरार रखा जाए। आंतरिक उत्पाद का जटिल हिस्सा इस बात पर निर्भर करता है कि यह पहले या दूसरे तर्क में एंटीलाइनर नक्शा है या नहीं। अंकन जो आमतौर पर भौतिकी में उपयोग किया जाता है, उसे एंटीलीनियर मैप माना जाएगा first तर्क जबकि जो आमतौर पर गणित में प्रयोग किया जाता है, उसे एंटीलीनियर माना जाएगा second बहस। वे सूत्र द्वारा संबंधित हैं:

किसी भी आंतरिक उत्पाद का वास्तविक भाग (इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा तर्क एंटीलीनियर है और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह असली या जटिल है) एक सममित बिलिनियर मानचित्र है जो किसी भी के लिए हमेशा बराबर होता है:[4][proof 1]
यह हमेशा एक सममित नक्शा होता है, जिसका अर्थ है[proof 1]
और यह भी संतुष्ट करता है:[proof 1]
इस प्रकार जो सादे अंग्रेजी में कहता है कि एक कारक को स्थानांतरित करना दूसरे तर्क के लिए, एक नकारात्मक चिह्न का परिचय दें।

style="background: #F0F2F5; font-size:87%; padding:0.2em 0.3em; text-align:left; " |
Proof of properties of

होने देना

फिर तात्पर्य
तथा
इसके अतिरिक्त,
जो यह साबित करता है से यह इस प्रकार है कि तथा ताकि
जो यह साबित करता है

इसके वास्तविक भाग के विपरीत, एक जटिल आंतरिक उत्पाद का काल्पनिक हिस्सा इस बात पर निर्भर करता है कि कौन सा तर्क विरोधी है।

पहले तर्क में एंटीलाइनर

आंतरिक उत्पाद के लिए ध्रुवीकरण की पहचान जो कि एंटीलीनियर मैप है first तर्क, हैं

कहाँ पे दूसरी से अंतिम समानता एक रैखिक कार्यात्मक के वास्तविक और काल्पनिक भागों के सूत्र के समान है इसके वास्तविक भाग के संदर्भ में: दूसरे तर्क में एंटीलीनियर

आंतरिक उत्पाद के लिए ध्रुवीकरण की पहचान जो कि एंटीलीनियर मैप है second तर्क, का अनुसरण करता है रिश्ते से:

 तो किसी के लिए [4]

इस अभिव्यक्ति को सममित रूप से व्यक्त किया जा सकता है:[5]

दोनों मामलों का सारांश

इस प्रकार यदि बिंदु पर कुछ आंतरिक उत्पाद के मूल्य के वास्तविक और काल्पनिक भागों को दर्शाता है इसके डोमेन का, तो इसका काल्पनिक हिस्सा होगा:

जहां अदिश हमेशा एक ही तर्क में स्थित होता है कि आंतरिक उत्पाद एंटीलीनियर है।

का उपयोग करते हुए काल्पनिक भाग के लिए उपरोक्त सूत्र बन जाता है:


आंतरिक उत्पाद का पुनर्निर्माण

एक आदर्श स्थान में यदि समानांतर चतुर्भुज कानून

धारण करता है, तो एक अद्वितीय आंतरिक उत्पाद मौजूद होता है पर ऐसा है कि सभी के लिए [4][1]

Proof

We will only give the real case here; the proof for complex vector spaces is analogous.

By the above formulas, if the norm is described by an inner product (as we hope), then it must satisfy

It remains to prove that this formula defines an inner product and that this inner product induces the norm Explicitly, the following will be shown:

(This axiomatization omits positivity, which is implied by (1) and the fact that is a norm.)

For properties (1) and (2), substitute: and

For property (3), it is convenient to work in reverse. It remains to show that

or equivalently,

Now apply the parallelogram identity:

Thus it remains to verify:

But the latter claim can be verified by subtracting the following two further applications of the parallelogram identity:

Thus (3) holds.

It can be verified by induction that (3) implies (4), as long as But "(4) when " implies "(4) when ". And any positive-definite, real-valued, -bilinear form satisfies the Cauchy–Schwarz inequality, so that is continuous. Thus must be -linear as well.

एक आंतरिक उत्पाद मौजूद होने के लिए एक और आवश्यक और पर्याप्त शर्त जो किसी दिए गए मानदंड को प्रेरित करती है टॉलेमी की असमानता को संतुष्ट करने के लिए मानदंड है, जो है:[6]


अनुप्रयोग और परिणाम

यदि तब एक जटिल हिल्बर्ट स्थान है वास्तविक है अगर और केवल अगर इसका काल्पनिक हिस्सा है जो होता है अगर और केवल अगर इसी प्रकार, (विशुद्ध रूप से) काल्पनिक है अगर और केवल अगर उदाहरण के लिए, से यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है वास्तविक है और वह विशुद्ध काल्पनिक है।

आइसोमेट्रिज

यदि दो हिल्बर्ट रिक्त स्थान के बीच एक रैखिक नक्शा आइसोमेट्री है (इसलिए सभी के लिए ) फिर

अर्थात्, रैखिक आइसोमेट्री आंतरिक उत्पादों को संरक्षित करती है।

यदि इसके बजाय एक एंटीलीनियर मैप आइसोमेट्री है


कोसाइन के नियम से संबंध

ध्रुवीकरण पहचान का दूसरा रूप इस रूप में लिखा जा सकता है

यह अनिवार्य रूप से सदिशों द्वारा गठित त्रिभुज के लिए कोसाइन के नियम का सदिश रूप है तथा विशेष रूप से,
कहाँ पे वैक्टर के बीच का कोण है तथा


व्युत्पत्ति

मानदंड और डॉट उत्पाद के बीच मूल संबंध समीकरण द्वारा दिया गया है

फिर
और इसी तरह
ध्रुवीकरण पहचान के रूप (1) और (2) अब इन समीकरणों को हल करके अनुसरण करते हैं जबकि फॉर्म (3) इन दो समीकरणों को घटाने के बाद आता है। (इन दोनों समीकरणों को एक साथ जोड़ने पर समांतर चतुर्भुज नियम प्राप्त होता है।)

सामान्यीकरण

सममित द्विरेखीय रूप

ध्रुवीकरण की पहचान आंतरिक उत्पादों तक ही सीमित नहीं है। यदि सदिश स्थान पर कोई भी सममित द्विरेखीय रूप है, और द्वारा परिभाषित द्विघात रूप है

फिर
तथाकथित सजातीय बहुपद बाद के सूत्र को प्रतिस्थापित करते हुए सामान्यीकृत करता है डिग्री के एक सजातीय बहुपद द्वारा द्वारा परिभाषित कहाँ पे एक सममित है -रैखिक नक्शा।[7] ऊपर दिए गए सूत्र उस मामले में भी लागू होते हैं जहां स्केलर (गणित) के क्षेत्र (गणित) में विशेषता (बीजगणित) दो हैं, हालांकि इस मामले में बाएं हाथ के सभी शून्य हैं। नतीजतन, विशेषता दो में द्विघात रूप के संदर्भ में एक सममित द्विरेखीय रूप के लिए कोई सूत्र नहीं है, और वे वास्तव में अलग धारणाएं हैं, एक तथ्य जिसका एल-सिद्धांत में महत्वपूर्ण परिणाम हैं; संक्षिप्तता के लिए, इस संदर्भ में सममित द्विरेखीय रूपों को अक्सर सममित रूपों के रूप में संदर्भित किया जाता है।

ये सूत्र एक क्रमविनिमेय अंगूठी पर मॉड्यूल (गणित) पर बिलिनियर रूपों पर भी लागू होते हैं, हालांकि फिर से कोई केवल हल कर सकता है अगर 2 अंगूठी में उलटा है, और अन्यथा ये अलग-अलग धारणाएं हैं। उदाहरण के लिए, पूर्णांकों पर, अभिन्न द्विघात रूपों को अभिन्न से अलग किया जा सकता है symmetric रूप, जो एक संकीर्ण धारणा है।

अधिक आम तौर पर, एक रिंग इनवोल्यूशन की उपस्थिति में या जहां 2 व्युत्क्रमणीय नहीं है, कोई ε-द्विघात रूप को अलग करता है|-द्विघात रूप और ε-सममित रूप |- सममित रूप; एक सममित रूप एक द्विघात रूप को परिभाषित करता है, और द्विघात रूप से एक सममित रूप में ध्रुवीकरण पहचान (2 के एक कारक के बिना) को समरूपता मानचित्र कहा जाता है, और सामान्य रूप से एक समरूपता नहीं है। यह ऐतिहासिक रूप से एक सूक्ष्म अंतर रहा है: पूर्णांकों पर यह 1950 के दशक तक नहीं था कि दो बाहर (अभिन्न) के बीच संबंध quadratic फॉर्म) और दो में (इंटीग्रल symmetric रूप) समझा गया - अभिन्न द्विघात रूप में चर्चा देखें; और सर्जरी सिद्धांत के बीजगणित में, मिशचेंको मूल रूप से इस्तेमाल किया symmetric एल-समूह, सही के बजाय quadratic एल-समूह (दीवार और रानीकी के रूप में) - एल-सिद्धांत पर चर्चा देखें।

उच्च डिग्री के सजातीय बहुपद

अंत में, इनमें से किसी भी संदर्भ में इन सर्वसमिकाओं को एक बहुपद की मनमानी डिग्री के सजातीय बहुपदों (अर्थात, बीजगणितीय रूपों) तक बढ़ाया जा सकता है, जहां इसे ध्रुवीकरण सूत्र के रूप में जाना जाता है, और ध्रुवीकरण पर लेख में अधिक विस्तार से समीक्षा की जाती है। एक बीजगणितीय रूप का।

यह भी देखें


नोट्स और संदर्भ

  1. 1.0 1.1 Lax 2002, p. 53.
  2. Philippe Blanchard, Erwin Brüning (2003). "Proposition 14.1.2 (Fréchet–von Neumann–Jordan)". भौतिकी में गणितीय विधियाँ: वितरण, हिल्बर्ट अंतरिक्ष संचालक और परिवर्तनशील विधियाँ. Birkhäuser. p. 192. ISBN 0817642285.
  3. Gerald Teschl (2009). "Theorem 0.19 (Jordan–von Neumann)". क्वांटम यांत्रिकी में गणितीय तरीके: श्रोडिंगर ऑपरेटरों के अनुप्रयोगों के साथ. American Mathematical Society Bookstore. p. 19. ISBN 978-0-8218-4660-5.
  4. 4.0 4.1 4.2 4.3 Schechter 1996, pp. 601–603.
  5. Butler, Jon (20 June 2013). "मानदंड - ध्रुवीकरण पहचानों की व्युत्पत्ति?". Mathematics Stack Exchange. Archived from the original on 14 October 2020. Retrieved 2020-10-14. See Harald Hanche-Olson's answer.
  6. Apostol, Tom M. (1967). "टॉलेमी की असमानता और कॉर्डल मेट्रिक". Mathematics Magazine (in English). 40 (5): 233–235. doi:10.2307/2688275. JSTOR 2688275.
  7. Butler 2013. See Keith Conrad (KCd)'s answer.
  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 A proof can be found here.


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