मॉड्यूल का प्रत्यक्ष योग

For गणित में इस शब्द का व्यापक उपयोग, see प्रत्यक्ष योग.

अमूर्त बीजगणित में, प्रत्यक्ष योग एक निर्माण है जो कई मापांक (गणित) को एक नए, बड़े मापांक में जोड़ता है। मापांक का प्रत्यक्ष योग सबसे छोटा मापांक है जिसमें दिए गए मापांक को बिना किसी अनावश्यक बाधा के उप-मापांक के रूप में सम्मिलित किया जाता है, जो इसे सह-उत्पाद का एक उदाहरण बनाता है। प्रत्यक्ष उत्पाद के साथ तुलना करें, जो द्वैत (श्रेणी सिद्धांत) धारणा है।

इस निर्माण के सबसे परिचित उदाहरण तब मिलते हैं जब सदिश समष्टि (एक क्षेत्र (गणित) पर मापांक) और एबेलियन समूह (पूर्णांक के रिंग जेड पर मापांक) पर विचार करते हैं। निर्माण को बानाच समष्टियों और हिल्बर्ट समष्टियों को कवर करने के लिए भी बढ़ाया जा सकता है।

किसी मापांक को उप-मापांक के प्रत्यक्ष योग के रूप में लिखने के तरीके के लिए मापांक का अपघटन लेख देखें।

सदिश समष्टियों और एबेलियन समूहों के लिए निर्माण

हम इन दो स्थितियों में पहले निर्माण देते हैं, इस धारणा के अंतर्गत कि हमारे पास केवल दो वस्तुएं हैं। फिर हम यादृच्छिक मापांक के एक यादृच्छिक वर्ग का सामान्यीकरण करते हैं। इन दो स्थितियों पर गहराई से विचार करने पर सामान्य निर्माण के प्रमुख तत्वों को अधिक स्पष्ट रूप से पहचाना जाता है।

दो सदिश समष्टियों का निर्माण

मान लीजिए V और W क्षेत्र (गणित) K के ऊपर सदिश समष्टि हैं। कार्तीय गुणन V × W को K के ऊपर एक सदिश समष्टि की संरचना दी जा सकती है। (Halmos 1974, §18) संचालन को घटकवार परिभाषित करके:

• (v₁, w₁) + (v₂, w₂) = (v₁ + v₂, w₁ + w₂)

• α (v, w) = (α v, α w)

v, v₁, v₂ ∈ V, w, w₁, w₂ ∈ W, और α ∈ K.

परिणामी सदिश समष्टि को V और W का प्रत्यक्ष योग कहा जाता है और इसे सामान्यतः एक वृत्त के भीतर धन चिह्न द्वारा दर्शाया जाता है:

$$V\oplus W$$

किसी क्रमित योग के तत्वों को क्रमित जोड़े (v, w) के रूप में नहीं, बल्कि योग v + w के रूप में लिखने की प्रथा है।

V ⊕ W का उपसमष्टि V × {0}, V का समरूपी है और प्रायः इसे V से पहचाना जाता है; इसी प्रकार {0} × W और W के लिए। (नीचे आंतरिक प्रत्यक्ष योग देखें।) इस पहचान के साथ, V ⊕ W के प्रत्येक तत्व को V के एक तत्व और W के एक तत्व के योग के रूप में एक और केवल एक ही तरीके से लिखा जा सकता है। . V ⊕ W के सदिश समष्टि का आयाम V और W के आयामों के योग के बराबर है। एक प्राथमिक उपयोग पुनर्निर्माण है किसी भी उपसमष्टि W और उसके लंबकोणीय पूरक से एक परिमित सदिश समष्टि का:

$$\mathbb {R} ^{n}=W\oplus W^{\perp }$$

यह निर्माण सदिश समष्टियों की किसी भी सीमित निर्धारित संख्या को सरलता से सामान्यीकृत करता है।

दो एबेलियन समूहों के लिए निर्माण

एबेलियन समूहों जी और एच के लिए जो योगात्मक रूप से लिखे गए हैं, जी और एच के प्रत्यक्ष उत्पाद को प्रत्यक्ष योग भी कहा जाता है (Mac Lane & Birkhoff 1999, §V.6). इस प्रकार कार्तीय उत्पाद G × H संचालन को घटकवार परिभाषित करके एक एबेलियन समूह की संरचना से सुसज्जित है:

(g₁, h₁) + (g₂, h₂) = (g₁ + g₂, h₁ + h₂)

g₁, g₂ in G, and h₁, h₂ in H

इंटीग्रल गुणकों को समान रूप से घटकवार परिभाषित किया जाता है

n(g, h) = (ng, nh)

G में g, H में h, और n एक पूर्णांक है। यह सदिश समष्टियों के अदिश गुणनफल के विस्तार को उपरोक्त प्रत्यक्ष योग के समानांतर करता है।

परिणामी एबेलियन समूह को जी और एच का प्रत्यक्ष योग कहा जाता है और इसे सामान्यतः एक वृत्त के भीतर धन प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है:

$$G\oplus H$$

किसी क्रमित योग के तत्वों को क्रमित जोड़े (g, h) के रूप में नहीं, बल्कि योग g + h के रूप में लिखने की प्रथा है।

G ⊕ H का उपसमूह G × {0}, G के समरूपी है और प्रायः इसे G के साथ पहचाना जाता है; इसी प्रकार {0} × H और H के लिए। (नीचे Direct_sum_of_modules#Internal_direct_sum देखें।) इस पहचान के साथ, यह सच है कि G ⊕ H के प्रत्येक तत्व को G और के एक तत्व के योग के रूप में एक और केवल एक ही तरीके से लिखा जा सकता है। H का एक तत्व। G ⊕ H के एबेलियन समूह की श्रेणी G और H की श्रेणी के योग के बराबर है।

यह निर्माण एबेलियन समूहों की किसी भी सीमित निर्धारित संख्या को सरलता से सामान्यीकृत करता है।

मापांक के एक यादृच्छिक परिवार के लिए निर्माण

किसी को दो सदिश समष्टियों और दो एबेलियन समूहों के प्रत्यक्ष योग की परिभाषाओं के मध्य स्पष्ट समानता पर ध्यान देना चाहिए। वास्तव में, प्रत्येक दो मापांक (गणित) के प्रत्यक्ष योग के निर्माण का एक विशेष स्थिति है। इसके अतिरिक्त, परिभाषा को संशोधित करके कोई मापांक के अनंत परिवार के प्रत्यक्ष योग को समायोजित कर सकता है। सटीक परिभाषा इस प्रकार है (Bourbaki 1989, §II.1.6).

मान लीजिए R एक वलय है, और {M_i: i ∈ I} समुच्चय (गणित) I द्वारा अनुक्रमित बाएं आर-मापांक का एक अनुक्रमित परिवार। {एम का प्रत्यक्ष योग_i} को फिर सभी अनुक्रमों के समुच्चय के रूप में परिभाषित किया गया है $(\alpha _{i})$ कहाँ $\alpha _{i}\in M_{i}$ और $\alpha _{i}=0$ निश्चित रूप से अनेक सूचकांकों के लिए I. (प्रत्यक्ष उत्पाद अनुरूप है परन्तु सूचकांकों को निश्चित रूप से लुप्त होने की आवश्यकता नहीं है।)

इसे I से मापांक M के असंयुक्त संघ तक फलन (गणित) α के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है_i ऐसा कि α(i)∈M_i सभी i ∈ I और α(i) = 0 के लिए, निश्चित रूप से कई सूचकांकों के लिए। इन फलनों को समान रूप से फाइबर ओवर के साथ सूचकांक समुच्चय I पर फाइबर समूह के कॉम्पैक्ट समर्थन सेक्शन के रूप में माना जा सकता है $i\in I$ प्राणी $M_{i}$.

यह समुच्चय घटक-वार जोड़ और अदिश गुणन के माध्यम से मापांक संरचना प्राप्त करता है। स्पष्ट रूप से, ऐसे दो अनुक्रम (या फलन) α और β को लिखकर जोड़ा जा सकता है $(\alpha +\beta )_{i}=\alpha _{i}+\beta _{i}$ सभी i के लिए (ध्यान दें कि यह फिर से सभी परन्तु सीमित रूप से कई सूचकांकों के लिए शून्य है), और ऐसे फलन को परिभाषित करके R से एक तत्व r के साथ गुणा किया जा सकता है $r(\alpha )_{i}=(r\alpha )_{i}$ सबके लिए मैं इस प्रकार, प्रत्यक्ष योग बाएँ R-मापांक बन जाता है, और इसे दर्शाया जाता है

$$\bigoplus _{i\in I}M_{i}.$$

क्रम लिखने की प्रथा है $(\alpha _{i})$ एक राशि के रूप में $\sum \alpha _{i}$. कभी-कभी एक प्रारंभिक सारांश $\sum '\alpha _{i}$ इसका उपयोग यह इंगित करने के लिए किया जाता है कि निश्चित रूप से कई पद शून्य हैं।

गुण

• प्रत्यक्ष योग मापांक एम के प्रत्यक्ष उत्पाद का एक उप-मापांक है_i (Bourbaki 1989, §II.1.7). प्रत्यक्ष उत्पाद I से मापांक M के असंयुक्त संघ तक सभी फलनों α का समुच्चय है_i α(i)∈M के साथ_i, परन्तु जरूरी नहीं कि सभी के लिए लुप्त हो जाए, परन्तु सीमित रूप से कई लोगों के लिए मैं लुप्त हो जाऊं। यदि सूचकांक समुच्चय I परिमित है, तो प्रत्यक्ष योग और प्रत्यक्ष उत्पाद बराबर हैं।
• प्रत्येक मापांक एम_i उन फलनों से युक्त प्रत्यक्ष योग के उप-मापांक के साथ पहचाना जा सकता है जो i से भिन्न सभी सूचकांकों पर लुप्त हो जाते हैं। इन पहचानों के साथ, प्रत्यक्ष योग के प्रत्येक तत्व x को मापांक एम से सीमित कई तत्वों के योग के रूप में एक और केवल एक ही तरीके से लिखा जा सकता है।_i.
• यदि एम_i वास्तव में सदिश समष्टि हैं, तो प्रत्यक्ष योग का आयाम एम के आयामों के योग के बराबर है_i. एबेलियन समूह की श्रेणी और मापांक की लंबाई के लिए भी यही सच है।
• क्षेत्र K के ऊपर प्रत्येक सदिश समष्टि K की पर्याप्त संख्या में प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के समरूपी है, इसलिए एक अर्थ में केवल इन प्रत्यक्ष योगों पर ही विचार करना होगा। यह यादृच्छिक वलयों से अधिक मापांक के लिए सच नहीं है।
• टेंसर उत्पाद निम्नलिखित अर्थों में प्रत्यक्ष योगों पर वितरित होता है: यदि एन कुछ सही आर-मापांक है, तो एम के साथ एन के टेंसर उत्पादों का प्रत्यक्ष योग_i (जो एबेलियन समूह हैं) एम के प्रत्यक्ष योग के साथ एन के टेंसर उत्पाद के लिए स्वाभाविक रूप से समरूपी है_i.
• प्रत्यक्ष योग क्रमविनिमेय और साहचर्य (समरूपता तक) होते हैं, जिसका अर्थ है कि इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोई किस क्रम में प्रत्यक्ष योग बनाता है।
• आर-रैखिक मानचित्र का एबेलियन समूह सीधे योग से कुछ बाएं आर-मापांक एल तक, एम से आर-रैखिक समरूपता के एबेलियन समूहों के प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए स्वाभाविक रूप से समरूपी है।_i एल से:
  $$\operatorname {Hom} _{R}{\biggl (}\bigoplus _{i\in I}M_{i},L{\biggr )}\cong \prod _{i\in I}\operatorname {Hom} _{R}\left(M_{i},L\right).$$
  वास्तव में, बाईं ओर से दाईं ओर स्पष्ट रूप से एक समरूपता τ है, जहां τ(θ)(i) आर-रैखिक समरूपता है जो x∈M भेज रही है_i से θ(x) (एम के प्राकृतिक समावेशन का उपयोग करके_i सीधे योग में)। समरूपता का व्युत्क्रम τ द्वारा परिभाषित किया गया है
  $$\tau ^{-1}(\beta )(\alpha )=\sum _{i\in I}\beta (i)(\alpha (i))$$
  मापांक एम के प्रत्यक्ष योग में किसी भी α के लिए_i. मुख्य बात यह है कि τ की परिभाषा⁻¹समझ में आता है क्योंकि α(i) सीमित रूप से अनेक i को छोड़कर सभी के लिए शून्य है, और इसलिए योग परिमित है।
  विशेष रूप से, सदिश समष्टियों के प्रत्यक्ष योग का दोहरा समष्टि उन समष्टियों के दोहरे के प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए समरूपी है।
• मापांक का परिमित प्रत्यक्ष योग एक द्विउत्पाद है: यदि
  $$p_{k}:A_{1}\oplus \cdots \oplus A_{n}\to A_{k}$$
  कैनोनिकल प्रोजेक्शन मैपिंग और हैं
  $$i_{k}:A_{k}\mapsto A_{1}\oplus \cdots \oplus A_{n}$$
  फिर, समावेशन मैपिंग हैं
  $$i_{1}\circ p_{1}+\cdots +i_{n}\circ p_{n}$$
  ए की पहचान रूपवाद के बराबर है A₁ ⊕ ⋯ ⊕ A_n, और
  $$p_{k}\circ i_{l}$$
  ए की पहचान रूपवाद है_k स्थिति में एल = के, और अन्यथा शून्य मानचित्र है।

आंतरिक प्रत्यक्ष योग

See also: आंतरिक प्रत्यक्ष उत्पाद

मान लीजिए एम कुछ आर-मापांक है, और एम_i I में प्रत्येक i के लिए M का एक उपमापांक है। यदि M में प्रत्येक x को M के सीमित कई तत्वों के योग के रूप में एक और केवल एक ही तरीके से लिखा जा सकता है_i, तो हम कहते हैं कि एम उप-मापांक एम का 'आंतरिक प्रत्यक्ष योग' है_i (Halmos 1974, §18). इस स्थिति में, एम स्वाभाविक रूप से एम के (बाहरी) प्रत्यक्ष योग के समरूपी है_i जैसा कि ऊपर परिभाषित किया गया है (Adamson 1972, p.61).

M का एक उप-मापांक N, M का 'प्रत्यक्ष योग' है यदि M का कोई अन्य उप-मापांक N' उपस्थित है जैसे कि M, N और N' का आंतरिक प्रत्यक्ष योग है। इस स्थिति में, N और N′ 'पूरक उप-मापांक' हैं।

सार्वभौम गुणधर्म

श्रेणी सिद्धांत की भाषा में, प्रत्यक्ष योग एक सहउत्पाद है और इसलिए बाएं आर-मापांक की श्रेणी में एक सीमा (श्रेणी सिद्धांत) है, जिसका अर्थ है कि यह निम्नलिखित सार्वभौमिक गुणधर्म की विशेषता है। I में प्रत्येक i के लिए, प्राकृतिक एम्बेडिंग पर विचार करें

$j_{i}:M_{i}\rightarrow \bigoplus _{i\in I}M_{i}$

जो एम के तत्वों को भेजता है_i उन फलनों के लिए जो सभी तर्कों के लिए शून्य हैं परन्तु i. अब मान लीजिए कि M एक मनमाना R-मापांक है और f_i : एम_i → M प्रत्येक i के लिए मनमाना R-रेखीय मानचित्र हो, तो ठीक एक R-रेखीय मानचित्र उपस्थित होता है

$f:\bigoplus _{i\in I}M_{i}\rightarrow M$

ऐसा कि एफ ओ जे_i= एफ_i सबके लिए मैं

ग्रोथेंडिक समूह

प्रत्यक्ष योग वस्तुओं के संग्रह को एक Monoid#Commutative_monoid एकाभ की संरचना देता है, जिसमें वस्तुओं का जोड़ परिभाषित होता है, परन्तु घटाव नहीं। वास्तव में, घटाव को परिभाषित किया जा सकता है, और प्रत्येक क्रमविनिमेय एकाभ को एबेलियन समूह तक बढ़ाया जा सकता है। इस विस्तार को ग्रोथेंडिक समूह के नाम से जाना जाता है। विस्तार वस्तुओं के युग्मों के समतुल्य वर्गों को परिभाषित करके किया जाता है, जो कुछ युग्मों को व्युत्क्रम के रूप में मानने की अनुमति देता है। ग्रोथेंडिक समूह पर लेख में विस्तृत निर्माण, सार्वभौमिक है, इसमें अद्वितीय होने की सार्वभौमिक गुणधर्म है, और एबेलियन समूह में एक कम्यूटेटिव मोनॉइड के किसी भी अन्य एम्बेडिंग के लिए समरूप है।

अतिरिक्त संरचना के साथ मापांक का प्रत्यक्ष योग

यदि जिन मापांकों पर हम विचार कर रहे हैं उनमें कुछ अतिरिक्त संरचना (उदाहरण के लिए, एक नॉर्म (गणित) या एक आंतरिक उत्पाद) सम्मिलित है, तो मापांक का प्रत्यक्ष योग प्रायः इस अतिरिक्त संरचना को ले जाने के लिए भी बनाया जा सकता है। इस स्थिति में, हम अतिरिक्त संरचना वाले सभी वस्तुओं के उपयुक्त श्रेणी (श्रेणी सिद्धांत) में सह-उत्पाद प्राप्त करते हैं। बानाच समष्टि और हिल्बर्ट समष्टि के दो प्रमुख उदाहरण मिलते हैं।

कुछ शास्त्रीय ग्रंथों में, किसी क्षेत्र पर बीजगणित का प्रत्यक्ष योग वाक्यांश भी बीजगणितीय संरचना को दर्शाने के लिए प्रस्तुत किया गया है जिसे वर्तमान में सामान्यतः बीजगणित का प्रत्यक्ष उत्पाद कहा जाता है; अर्थात्, घटकवार संचालन के साथ अंतर्निहित समुच्चय का कार्तीय उत्पाद। हालाँकि, यह निर्माण बीजगणित की श्रेणी में एक सहउत्पाद प्रदान नहीं करता है, बल्कि एक प्रत्यक्ष उत्पाद प्रदान करता है (नीचे नोट देखें और प्रत्यक्ष योग#छल्लों का प्रत्यक्ष योग पर टिप्पणी देखें)।

बीजगणित का प्रत्यक्ष योग

किसी क्षेत्र पर बीजगणित का प्रत्यक्ष योग $X$ और $Y$ उत्पाद के साथ सदिश समष्टियों के रूप में प्रत्यक्ष योग है

$(x_{1}+y_{1})(x_{2}+y_{2})=(x_{1}x_{2}+y_{1}y_{2}).$

इन शास्त्रीय उदाहरणों पर विचार करें:

$\mathbf {R} \oplus \mathbf {R}$ विभाजित-जटिल संख्याओं के लिए रिंग समरूपता है, जिसका उपयोग अंतराल विश्लेषण में भी किया जाता है।

$\mathbf {C} \oplus \mathbf {C}$ 1848 में जेम्स कॉकल (वकील) द्वारा प्रस्तुत टेसरीन का बीजगणित है।

$\mathbf {H} \oplus \mathbf {H} ,$ जिसे स्प्लिट-बाइक्वाटर्नियन्स कहा जाता है, 1873 में विलियम किंग्डन क्लिफोर्ड द्वारा प्रस्तुत किया गया था।

जोसेफ वेडरबर्न ने हाइपरकॉम्प्लेक्स संख्याओं के अपने वर्गीकरण में बीजगणित के प्रत्यक्ष योग की अवधारणा का उपयोग किया। मैट्रिसेस पर उनका व्याख्यान (1934), पृष्ठ 151 देखें। वेडरबर्न प्रत्यक्ष योग और बीजगणित के प्रत्यक्ष उत्पाद के मध्य अंतर को स्पष्ट करता है: प्रत्यक्ष योग के लिए अदिश का क्षेत्र दोनों भागों पर संयुक्त रूप से कार्य करता है: $\lambda (x\oplus y)=\lambda x\oplus \lambda y$ जबकि प्रत्यक्ष उत्पाद के लिए एक अदिश कारक को भागों के साथ वैकल्पिक रूप से एकत्र किया जा सकता है, परन्तु दोनों को नहीं: $\lambda (x,y)=(\lambda x,y)=(x,\lambda y).\!$ इयान आर. पोर्टियस उपरोक्त तीन प्रत्यक्ष योगों को दर्शाते हुए उनका उपयोग करते हैं $^{2}R,\ ^{2}C,\ ^{2}H,$ क्लिफ़ोर्ड बीजगणित और शास्त्रीय समूह (1995) के अपने विश्लेषण में अदिश छल्लों के रूप में।

ऊपर वर्णित निर्माण, साथ ही वेडरबर्न द्वारा शब्दों का उपयोग direct sum और direct product श्रेणी सिद्धांत से भिन्न परंपरा का पालन करें। स्पष्ट शब्दों में, वेडरबर्न का direct sum एक उत्पाद (श्रेणी सिद्धांत) है, जबकि वेडरबर्न का direct product एक सहउत्पाद|सहउत्पाद (या श्रेणीबद्ध योग) है, जो (क्रमविनिमेय बीजगणित के लिए) वास्तव में बीजगणित के टेंसर उत्पाद से मेल खाता है।

बनच समष्टि का प्रत्यक्ष योग

दो बानाच समष्टियों का प्रत्यक्ष योग $X$ और $Y$ का प्रत्यक्ष योग है $X$ और $Y$ मानक के साथ सदिश समष्टि के रूप में माना जाता है $\|(x,y)\|=\|x\|_{X}+\|y\|_{Y}$ सभी के लिए $x\in X$ और $y\in Y.$ सामान्यतः, यदि $X_{i}$ बानाच समष्टियों का एक संग्रह है, जहां $i$ सूचकांक समुच्चय को पार करता है $I,$ फिर प्रत्यक्ष योग $\bigoplus _{i\in I}X_{i}$ एक मापांक है जिसमें सभी फलन सम्मिलित हैं $x$ किसी फलन का कार्यक्षेत्र $I$ ऐसा है कि $x(i)\in X_{i}$ सभी के लिए $i\in I$ और

$$\sum _{i\in I}\|x(i)\|_{X_{i}}<\infty .$$

मानदंड उपरोक्त योग द्वारा दिया गया है। इस मानदंड के साथ प्रत्यक्ष योग फिर से एक बानाच समष्टि है।

उदाहरण के लिए, यदि हम सूचकांक समुच्चय लेते हैं $I=\mathbb {N}$ और $X_{i}=\mathbb {R} ,$ फिर प्रत्यक्ष योग $\bigoplus _{i\in \mathbb {N} }X_{i}$ समष्टि है $\ell _{1},$ जिसमें सभी अनुक्रम सम्मिलित हैं $\left(a_{i}\right)$ परिमित मानदंड के साथ वास्तविकताओं का ${\textstyle \|a\|=\sum _{i}\left|a_{i}\right|.}$

एक संवृत्त उपसमष्टि $A$ एक बानाच समष्टि का $X$ यदि कोई अन्य संवृत्त उप-समष्टि है तो पूरक उप-समष्टि है $B$ का $X$ ऐसा है कि $X$ आंतरिक प्रत्यक्ष योग के बराबर है $A\oplus B.$ ध्यान दें कि प्रत्येक संवृत्त उपसमष्टि पूरक नहीं है; जैसे सी0 समष्टि|$c_{0}$में पूरक नहीं है $\ell ^{\infty }.$

द्विरेखीय रूपों के साथ मापांक का प्रत्यक्ष योग

होने देना $\left\{\left(M_{i},b_{i}\right):i\in I\right\}$ द्वारा अनुक्रमित एक अनुक्रमित परिवार बनें $I$ द्विरेखीय रूपों से सुसज्जित मापांक की। लंबकोणीय प्रत्यक्ष योग द्विरेखीय रूप के साथ मापांक प्रत्यक्ष योग है $B$ द्वारा परिभाषित

$$B\left({\left({x_{i}}\right),\left({y_{i}}\right)}\right)=\sum _{i\in I}b_{i}\left({x_{i},y_{i}}\right)$$

जिसमें अनंत सूचकांक समुच्चयों के लिए भी योग समझ में आता है $I$ क्योंकि केवल सीमित रूप से बहुत से पद गैर-शून्य हैं।

हिल्बर्ट समष्टि का प्रत्यक्ष योग

Further information: सकारात्मक-निश्चित कर्नेल § कर्नेल हिल्बर्ट समष्टि और फीचर मानचित्रों को पुन: प्रस्तुत करने के साथ कनेक्शन

यदि बहुत सारे हिल्बर्ट समष्टि हैं $H_{1},\ldots ,H_{n}$ दिए गए हैं, कोई उनके लंबकोणीय प्रत्यक्ष योग को उपरोक्त के रूप में बना सकता है (क्योंकि वे सदिश समष्टि हैं), आंतरिक उत्पाद को इस प्रकार परिभाषित करते हैं:

$$\left\langle \left(x_{1},\ldots ,x_{n}\right),\left(y_{1},\ldots ,y_{n}\right)\right\rangle =\langle x_{1},y_{1}\rangle +\cdots +\langle x_{n},y_{n}\rangle .$$

परिणामी प्रत्यक्ष योग एक हिल्बर्ट समष्टि है जिसमें दिए गए हिल्बर्ट समष्टि को पारस्परिक रूप से ओर्थोगोनल उप-समष्टि के रूप में सम्मिलित किया गया है।

यदि अपरिमित रूप से अनेक हिल्बर्ट समष्टि हों $H_{i}$ के लिए $i\in I$ दिए गए हैं, हम वही निर्माण कार्य कर सकते हैं; ध्यान दें कि आंतरिक उत्पाद को परिभाषित करते समय, केवल सीमित रूप से कई सारांश गैर-शून्य होंगे। हालाँकि, परिणाम केवल एक आंतरिक उत्पाद समष्टि होगा और यह आवश्यक रूप से बनच समष्टि नहीं होगा। फिर हम हिल्बर्ट समष्टि के प्रत्यक्ष योग को परिभाषित करते हैं $H_{i}$ इस आंतरिक उत्पाद समष्टि का पूर्ण होना।

वैकल्पिक रूप से और समकक्ष रूप से, कोई हिल्बर्ट समष्टि के प्रत्यक्ष योग को परिभाषित कर सकता है $H_{i}$ कार्यक्षेत्र के साथ सभी फलनों के समष्टि के रूप में α $I,$ ऐसा है कि $\alpha (i)$ का एक तत्व है $H_{i}$ हरएक के लिए $i\in I$ और:

$$\sum _{i}\left\|\alpha _{(i)}\right\|^{2}<\infty .$$

ऐसे दो फलन α और β के आंतरिक उत्पाद को तब परिभाषित किया गया है:

$$\langle \alpha ,\beta \rangle =\sum _{i}\langle \alpha _{i},\beta _{i}\rangle .$$

यह समष्टि पूर्ण हो गया है और हमें हिल्बर्ट समष्टि मिलता है।

उदाहरण के लिए, यदि हम सूचकांक समुच्चय लेते हैं $I=\mathbb {N}$ और $X_{i}=\mathbb {R} ,$ फिर प्रत्यक्ष योग $\oplus _{i\in \mathbb {N} }X_{i}$ समष्टि है $\ell _{2},$ जिसमें सभी अनुक्रम सम्मिलित हैं $\left(a_{i}\right)$ परिमित मानदंड के साथ वास्तविकताओं का ${\textstyle \|a\|={\sqrt {\sum _{i}\left\|a_{i}\right\|^{2}}}.}$ इसकी तुलना बानाच समष्टि के उदाहरण से करने पर, हम देखते हैं कि बानाच समष्टि डायरेक्ट योग और हिल्बर्ट समष्टि डायरेक्ट योग आवश्यक रूप से समान नहीं हैं। परन्तु यदि केवल सीमित रूप से कई सारांश हैं, तो बानाच समष्टि प्रत्यक्ष योग हिल्बर्ट समष्टि प्रत्यक्ष योग के समरूपी है, हालांकि मानक अलग होगा।

प्रत्येक हिल्बर्ट समष्टि आधार क्षेत्र की पर्याप्त रूप से कई प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के बराबर है, जो कि या तो है $\mathbb {R} {\text{ or }}\mathbb {C} .$ यह इस दावे के समतुल्य है कि प्रत्येक हिल्बर्ट समष्टि का एक लंबात्मक आधार होता है। अधिक सामान्यतः, हिल्बर्ट समष्टि का प्रत्येक संवृत्त उप-समष्टि पूरक उप-समष्टि है क्योंकि यह एक लंबकोणीय पूरक को स्वीकार करता है। इसके विपरीत, लिंडेनस्ट्रॉस-तज़ाफरीरी प्रमेय का दावा है कि यदि बानाच समष्टि के प्रत्येक संवृत्त उप-समष्टि को पूरक किया जाता है, तो बानाच समष्टि हिल्बर्ट समष्टि के लिए समरूपी (सांस्थितिक रूप से) है।

यह भी देखें

• द्विउत्पाद
• अविभाज्य मापांक
• जॉर्डन-होल्डर प्रमेय
• क्रुल-श्मिट प्रमेय
• सटीक क्रम विभाजन

संदर्भ

• Adamson, Iain T. (1972), Elementary rings and modules, University Mathematical Texts, Oliver and Boyd, ISBN 0-05-002192-3.
• Bourbaki, Nicolas (1989), Elements of mathematics, Algebra I, Springer-Verlag, ISBN 3-540-64243-9.
• Dummit, David S.; Foote, Richard M. (1991), Abstract algebra, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, Inc., ISBN 0-13-004771-6.
• Halmos, Paul (1974), Finite dimensional vector spaces, Springer, ISBN 0-387-90093-4
• Mac Lane, S.; Birkhoff, G. (1999), Algebra, AMS Chelsea, ISBN 0-8218-1646-2.