DIRECT SUMS seperti yang akan kita lihat, ada banyak cara untuk membangun ruang-ruang vektor baru dari ruang vektor โruang vektor yang lama EXTERNAL DIRECT SUMS Definisi: Misalkan ๐1 , โฆ , ๐๐ adalah ruang vektor -ruang vektor atas lapangan ๐น. External direct Sum dari ๐1 , โฆ , ๐๐ difinisikan sebagai ๐ = ๐1 โ โฆ โ ๐๐ Adalah ruang vektor ๐ yang elemen-elemennya adalah pasangan terurut sebanyak n โ tuples ๐ = ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ ๐ฃ๐ โ ๐๐ , ๐ = 1,2, โฆ , ๐ Dengan operasi โ operasi ๐ข1 , โฆ , ๐ข ๐ + ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ = ๐ข 1 + ๐ฃ1 , โฆ , ๐ข ๐ + ๐ฃ๐ Dan ๐ ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐
= ๐๐ฃ1 , โฆ , ๐๐ฃ๐
Untuk semua ๐ โ ๐น Contoh 1.4 Ruang Vektor ๐น ๐ adalah external direct sum dari F sebanyak n yaitu: ๐น๐ = F โ โฆ โ ๐น Dimana ada n penjumlahan pada sebelah kanan. Bentuk itu dapat di perumum untuk sebarang koleksi dari ruang vektor โ ruang vektor dengan memperumum ide n โ tuples ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ adalah sebuah fungsi ๐: 1, โฆ , ๐ โ ๐๐ , dari himpunan index 1, โฆ , ๐ ke gabungan dari ruang ruang dengan sifat ๐ ๐ โ ๐๐ . Definisi : Misalkan โฑ = ๐๐ ๐ โ ๐พ sebagai sebarang family ( keluarga) dari ruang vektor โ ruang vektor atas ๐น. Direct product dari โฑ adalah ruang vektor Vi = f: K โ iโK
Vi f i โ Vi iโK
Dipikirkan sebagai subruang vektor dari semua fungsi, dari ๐พ ke Ini terbukti akan lebih berguna support berhingga.
๐๐ .
untuk memisahkan himpunan fungsi- fungsi dengan
Definisi: Misalkan โฑ = ๐๐ ๐ โ ๐พ sebagai keluarga ruang vektor โ ruang vektor atas F. Support dari fungsi ๐: ๐พ โ ๐๐ adalah himpunan Supp (๐) = ๐ โ ๐พ ๐(๐) โ 0 , Fungsi f mempunyai support berhingga jika ๐ ๐ = 0, untuk semua ๐, kecuali sejumlah hingga ๐ โ ๐พ . External direct sum dari keluarga โฑ adalah ruang vektor. ๏ฌ ๏ผ ๏ฏ ext ๏ฝ ๏ฏ f : K ๏ฎ f ( i ) ๏ , f mempunyai sup port berhingga ๏ญ ๏ฝ ๏ v v v i i i ๏
i๏K ๏ฏ ๏ฏ i๏ K ๏ฎ ๏พ Dipikirkan sebagai subruang vektor dari semua fungsi, dari ๐พ ke
๐๐ .
Kasus khusus yang penting, kalau ketika terjadi ๐๐ = ๐ untuk semua ๐ โ ๐พ. Kita misalkan ๐๐พ menyatakan himpunan semua fungsi dari K ke V . ๐๐พ 0 menyatakan semua himpunan fungsi โ fungsi dalam ๐๐พ yang mempunyai support berhingga, maka; V = V K dan
๏
๏ฅext v
๏ฝ (V K ) 0
i K
i โK
Catatan: Direct product dan external direct sum sama untuk keluarga berhingga dari ruang vektor โ ruang vektor. INTERNAL DIRECT SUMS Pembentukan versi internal direct sum adalah selalu lebih relevan Definisi: Suatu ruang vektor V adalah (internal) direct sum dari keluarga โฑ = ๐๐ ๐ โ ๐ผ dari subruang โ subruang V, ditulis ๐ = โจโฑ atau V ๏ฝ
๏
ext S i๏ K
i
Jika memenuhi: 1. (Join of the family) V adalah jumlah (join) dari family โฑ ๐=
Si iฯต I
2. ( Independence of the family) untuk setiap ๐ โ ๐ผ ๐๐ โฉ
Sj
= 0
jโ i
Dalam kasus ini, setiap ๐๐ , disebut direct summand dari V. Jika โฑ = S1, โฆ , Sn adalah keluarga berhingga, direct sum adalah ditulis; V = S1, โจ โฆ , โจ Sn
Akhirnya, jika V = S โจ T, maka T dikatakan komplemen dari S dalam V. Catatan: Bahwa kondisi bagian 2) dari definisi diatas lebih kuat ( stongger) daripada hanya menyatakan anggota dari โฑ adalah pasangan yang saling lepas (disjoint). ๐๐ โฉ ๐๐ = โ
Untuk semua ๐ โ ๐ โ ๐ผ. Sedikit Perhatian Jika S dan T adalah subruang โ subruang dari V, maka kita selalu mengatakan bahwa S+T ada. Akan tetapi, untuk menyatakan direct sum dari S dan T ada atau di tulis S โจ T berakibat ๐ โฉ ๐ = 0 . Oleh karena itu, walau jumlah dari 2 ( dua ) subruang - subruang selalu ada, direct sum dari 2 (dua) subruang โ subruang tersebut belum tentu ada. Pernyataan yang sama dapat di aplikasikan dari subruang - subruang dari V. Pembaca akan diminta di akhir bab ini untuk menunjukan konsep internal dari ekternal direct sum, pada dasarnya eqiuvalen ( isomorphic). Untuk alas an ini istilah โ direct sumโ sering di gunakan tanpa pemisalan. Kalau Kita sudah membicarakan konsep dari basis. Theorema berikut dapat dengan mudah di buktikan. Theorema 1.4 Sebarang subruang dari ruang vektor mempunyai komplemen yaitu, jika S adalah subruang dari V, maka ada subruang T, dimana V = S โจ T Harus ditekankan bahwa suatu ruang bagian secara umum mempunyai banyak komplemen ( walaupun mereka isomorphic). Pembaca dengan mudah menemukan contoh hal ini di R2. Kita dapat ( characterize) keunikan bagian dari definisi direct sum dalam cara lain yang berguna. Keterangan: Jika S dan T adalah subruang yang berbeda dari V dan jika x, y โ ๐ โฉ ๐, maka jumlah x + y dapat di tulis sebagai penjumlahan vektor โvektor dari subruang yang sama ( katakana S ) atau dari subruang yang berbeda satu dari S dan satu dari T. Ketika kita mengatakan bahwa vektor V tidak dapat di tulis sebagai jumlah vektor โvektor dari subruang berbeda dari S dan T, ini berarti V tidak dapat ditulis sebagai jumlah x + y, dimana x dan y dapat berasal dari subruang yang berbeda, akan tetapi mereka juga dapat berasal dari subruang yang sama. Dengan demikian, jika x, y โ ๐ โฉ ๐. Maka V = x + y dapat diekspresikan sebagai penjumlahan vektor โ vektor dari subruang yang berbeda.
Theorema 1.5 Misalkan โฑ = ๐๐ ๐ โ ๐ผ adalah keluarga dari subruang yang berbeda dari V, maka pernyataan berikut eqiuvalen; 1. ( Independent of the Family) untuk setiap ๐ โ ๐ผ ๐๐ โฉ
Sj
= 0
jโ i
2. ( Uniqueness of expression for 0) Vektor nol 0 tidak dapat di tulis sebagai jumlah
dari vektor โ vektor tidak nol dari subruang - subruang yang berbeda dari โฑ. 3. ( Uniqueness of expression ) untuk setiap v tak nol, v โ V mempunyai ekspresi
yang tunggal. Kecuali urutan bentuk โ bentuk pernyataan sebagai penjumlahan v = s1, + โฏ + sn Dari vektor- vektor tidak nol dari subruang - subruang yang berbeda dalam โฑ. Karenanya jumlah; ๐=
Si iฯต I
Adalah direct jika dan hanya jika memenuhi salah satu 1, 2, 3. Pembuktian: 1 ) ๏ 2) Andaikan 2 tidak berlaku; 0 = ๐ ๐ 1 + โฆ + sjn Dimana ๐ ๐ tidaknol berasal dari subruang - subruang yang berbeda ๐๐ . Maka, untuk n > 1 ๐ ๐ dapat di tuliskan; โ๐ ๐1 = ๐ ๐2 + โฆ + sjn Dimana menyebabkan 1 tidak berlaku. Hal ini terjadi kontradiksi yang mengharuskan pernyataan ke 2 terpenuhi. 2) ๏ 3) Jika bagian 2 di penuhi, misalkan v dapat dituliskan kedalam dua bentuk berikut; v = s1, + โฏ + sn dan v = t 1, + โฏ + t m Dimana bentuk โbentuk tersebut tidak nol dan si berada pada subruang - subruang berbeda dalam โฑ dan demikian pula dengan t i , maka; v โ v = 0 = ๐ 1 + โฆ + sn โ ๐ก1 โ โฆ โ t m , Dengan pengelompokan suku suku dari subruang- subruang yang sama, dapat di tulis, sebagai berikut; 0 = ๐ i 1 โ ๐กi 1 + โฆ + ๐ i ๐ โ ๐กi ๐ +si k +1 + โฏ + ๐ i ๐ โ ๐กi ๐ +1 โ โฏ โ ๐กi ๐ .
Karena kondisi 2 terpenuhi, mengakibatkan n = m = k dan ๐ i ๐ข = ๐กi ๐ข untuk semua u = 1, โฆ, k. Dengan demikian, penulisan kedua v diatas adalah ekspresi yang sama. Kesimpulan jika 2 terpenuhi maka 3 terpenuhi.
Misalkan 3 berlaku, akan di tunjukan 1 berlaku, bukti: Misalkan ; 0 โ ๐ฃ โ ๐๐ โฉ
Sj jโ i
Maka ๐ฃ = ๐ ๐ โ ๐๐ , sehingga; si = ๐ ๐ 1 + โฆ + sjn =0+ โฆ +si + โฆ. + 0, Dimana ๐ ๐ ๐ โ ๐๐ ๐ adalah tidaknol. Hal ini menunjukan bahwa ekspresi si tidak unik, yang bertentangan dengan 3( terjadi kontradiksi). Kesimpulan, jika 3 terpenuhi maka mengharuskan 1 terpenuhi. Contoh 1.5 Sebarang matrik ๐ด โ ๐๐ dapat di tuliskan dalam bentuk ๐ด=
1 2
1
๐ด + ๐ด๐ก + 2 ๐ด โ ๐ด๐ก = ๐ต + ๐ถ
(1.1)
Dimana ๐ด๐ก adalah transpose dari A. Itu mudah untuk memeriksa bahwa B adalah simetri dan C skew- simetry, selanjutnya (1.1) adalah dekomposisi dari A. Dimana jumlah dari matriks simetri dan matriks skew- simetri. Karena himpunan simetri dan skew- simetri dari semua matriks simetri dan skew simetri dalam ๐๐ adalah subruang dari ๐๐ . Kita mempunyai ๐๐ = ๐๐ฆ๐ + Skew- Sym Lagi pula, jika S+T = Sโ+ Tโ, dimana S dan Sโ adalah simetri dan T dan Tโ adalah Skew โ simteri, maka matriks ๐ = ๐ โ ๐ โฒ = ๐ โ ๐โฒ Keduanya simetri dan skew- simteri. Karenanya dengan ketentuan bahwa char (๐น) โ 2, kita harus mempunyai ๐ = 0 ๐๐๐ ๐ ๐๐๐๐๐๐ข๐ก๐๐ฆ๐ ๐ = ๐ โฒ ๐๐๐ ๐ = ๐โฒ. Dengan begitu ๐๐ = ๐๐ฆ๐ โจ๐๐๐๐ค๐๐ฆ๐
Matur Sembah Nuwun Mugi - Mugi Saget Migunani Sedoyonipun Amiinโฆ.
SPANNING SETS DAN LINIER INDEPENDENCE Himpunan merentang dan Bebas Linier Sebuah himpunan vector merentang dalam ruang vector jika setiap vector dapat di tuliskan sebagai kom,binasi linier dari beberapa vector himpunan, berikut adalah definisi formalnya.
Definisi: Subspace spanned ( atau subspace generated) sebagai himpunan tak kosong ๐ dari vector ๐ adalah semua kombinasi linier dari vector ๐: ๐ = ๐ ๐๐๐ ๐ = ๐1 ๐ฃ1 + โฏ + ๐๐ ๐ฃ๐ ๐๐ โ ๐น, ๐ฃ๐ โ ๐ Bilamana ๐ = ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ adalah himpunan berhingga, kami notasikan ๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ atau span(๐ฃ1 , โฆ , ๐ฃ๐ ) sebuah himpunan ๐ dari vector dalam ๐ adalah dikatakan span ๐, atau generate ๐, jika ๐ = span ๐. Jelaslah sebarang superset dari himpunan yang merentang adalah selalu sebuah himpunan yang merentang. Catatan; Semua R vector mempunyai himpunan yang merentang, karena ๐ dengan dirinya sendiri.