Vektorraummonomorphismus erhält lineare Unabhängigkeit
Satz
Seien \(V,W\) K-Vektorräume und \(\varphi: V \rightarrow W\) ein Homomorphismus.
TFAE:
- Für eine beliebige, linear Unabhängige Menge \(L \subseteq V\) ist \(\varphi[L] \subseteq W\) lineare unabhängig
- Für eine maximal linear unabhängige Teilmenge \(M \subseteq V\) ist \(\varphi[L] \subseteq W\) lineare unabhängig
- \(\varphi\) ist ein Monomorphismus
Beweis
1) \(\implies\) 2)
trivial
2) \(\implies\) 3)
Sei \(L\) maximal linear unabhängig, so ist \(L\) auch eine basis (vgl. Äquivalenz von Basis, minimales Erzeugendensystem und maximal linear unabhängige Teilmenge).
3) \(\implies\) 1)
Sei \(L \subseteq V\) eine lineare unabhängige Menge und seien \(b_1,...,b_n \in \varphi[L]\) mit
Dann existiert nach Annahme ein eindeutiges \(a_i \in V\) mit \(\varphi(a_i) = b_i\).
Ferner folgt
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 \(\alpha_i = 0\)