5厳密な説明
5.11. ベクトルの座標を変える
同じ空間 V に旧基底と新基底を選ぶ。P を
[x]_{\mathrm{old}}=P[x]_{\mathrm{new}}
で定める。この式は、新基底での係数を旧基底での係数へ翻訳する式である。
P が可逆でなければならないのは、座標を一意に戻せなくなるからである。基底から基底への変換では、座標表示の情報を失ってはならない。
5.22. 表現行列を変える
線型写像 T:V\to V の旧基底での表現行列を A_{\mathrm{old}} とする。つまり
[T(x)]_{\mathrm{old}}=A_{\mathrm{old}}[x]_{\mathrm{old}}
である。新基底の座標から出発すると、
[x]_{\mathrm{old}}=P[x]_{\mathrm{new}}
であり、写像を適用した後に新基底へ戻すには P^{-1} を掛ける。したがって
\begin{aligned}
[T(x)]_{\mathrm{new}}
&=P^{-1}[T(x)]_{\mathrm{old}}\\
&=P^{-1}A_{\mathrm{old}}[x]_{\mathrm{old}}\\
&=P^{-1}A_{\mathrm{old}}P[x]_{\mathrm{new}}
\end{aligned}\begin{aligned}
[T(x)]_{\mathrm{new}}
&=P^{-1}[T(x)]_{\mathrm{old}}\\
&=P^{-1}A_{\mathrm{old}}[x]_{\mathrm{old}}\\
&=P^{-1}A_{\mathrm{old}}P[x]_{\mathrm{new}}
\end{aligned}
である。よって新基底での表現行列は
A_{\mathrm{new}}=P^{-1}A_{\mathrm{old}}P
となる。
5.33. 定義域と終域の基底を別々に変える場合
T:V\to W のように定義域と終域が異なる場合、入力側の基底変換と出力側の基底変換は別々に追跡する。
入力側で
[x]_{\mathrm{old}}=P[x]_{\mathrm{new}}
出力側で
[y]_{\mathrm{old}}=Q[y]_{\mathrm{new}}
とする。旧基底での表現行列を A_{\mathrm{old}} とすると、新基底での表現行列は
A_{\mathrm{new}}=Q^{-1}A_{\mathrm{old}}P
である。左の Q^{-1} は出力の座標を戻すため、右の P は入力を旧座標へ翻訳するために現れる。