Vektorraummonomorphismus erhält lineare Unabhängigkeit

Satz

Seien \(V,W\) K-Vektorräume und \(\varphi: V \rightarrow W\) ein Homomorphismus.
TFAE:

  1. Für eine beliebige, linear Unabhängige Menge \(L \subseteq V\) ist \(\varphi[L] \subseteq W\) lineare unabhängig
  2. Für eine maximal linear unabhängige Teilmenge \(M \subseteq V\) ist \(\varphi[L] \subseteq W\) lineare unabhängig
  3. \(\varphi\) ist ein Monomorphismus

Beweis

1) \(\implies\) 2)

trivial

3) \(\implies\) 1)

Sei \(L \subseteq V\) eine lineare unabhängige Menge und seien \(b_1,...,b_n \in \varphi[L]\) mit

\begin{align*} \sum_{i=1}^{n} \alpha_i b_i \end{align*}

Dann existiert nach Annahme ein eindeutiges \(a_i \in V\) mit \(\varphi(a_i) = b_i\).
Ferner folgt

\begin{align*} 0 =& \sum_{i=1}^{n} \alpha_i \varphi(a_i) \\ =& \varphi(\sum_{i=1}^{n} \alpha_i a_i) \\ \end{align*}

nach der Äquivalenz von einem Monomorphismus und einem minimalen Kern folgt \(\sum_{i=1}^{n} \alpha_i a_i = 0\) und nach Annahme der linearen Unabhängigkeit von \(a_i\) auch \(\alpha_i = 0\)

Date: nil

Author: Anton Zakrewski

Created: 2025-01-14 Di 17:24