Mapas bilineares
Nesta página \(U\) e \(V\) são \(\F\)-espaços vetoriais com algum corpo \(\F\).
Definição 62.1 Uma aplicação \(f: U \times V \to W\) é chamada de bilinear se, para todos \(u, u_1, u_2 \in U\), \(v, v_1, v_2 \in V\) e \(\alpha, \beta \in \F\), as seguintes propriedades forem satisfeitas:
- \(f(u_1 + u_2, v) = f(u_1, v) + f(u_2, v)\);
- \(f(u, v_1 + v_2) = f(u, v_1) + f(u, v_2)\);
- \(f(\alpha u, v) = \alpha f(u, v)\);
- \(f(u, \beta v) = \beta f(u, v)\).
O conjunto de todas as aplicaçẽs bilineares \(U\times V\to W\) é denotado por \[
\mbox{Bil}(U\times V,W).
\]
Exercício 62.1 Mostre que \(\mbox{Bil}(U\times V,W)\) é um \(\F\)-espaço vetorial definindo as operações entre aplicações bilineares.
Exemplo 62.1 Um exemplo clássico de forma bilinear é o produto interno em espaços vetoriais reais. Por exemplo, se \(V = \R^n\), o produto interno padrão em \(\R^n\) é a aplicação \(\R^n \times \R^n \to \R\) definida por: \[
(u,v)\mapsto u \cdot v = \sum_{i=1}^n u_i v_i,
\] onde \(u = (u_1, u_2, \ldots, u_n)\) e \(v = (v_1, v_2, \ldots, v_n)\) são vetores em \(\R^n\).
Exercício 62.2 Vimos no Lema 59.1 que quando \(B\) é base de \(V\) e \(W\) é um espaço qualquer, então toda aplicação \(B\to W\) pode ser estendida a uma única transformação linear. Uma coisa similar vale com aplicações bilineares. Sejam \(B\) e \(C\) bases de \(U\) e \(V\) respetivamente, e seja \(f:B\times C\to W\) uma aplicação qualquer.
- Demonstre que existe uma única aplicação bilinear \(\tilde f:U\times V\to W\) tal que \(\tilde f|_{B\times C}=f\).
- Deduza que \[
\mbox{Func}(B\times C,W)\cong \mbox{Bil}(U\times V,W)
\] onde o isomorfismo é entre espaços vetorias.
Exemplo 62.2 Para exemplificar o Exercício 62.2, seja \(V=\R^n\) com a base canônica \(e_1,\ldots,e_n\). Está bem conhecido que o produto interno \(\langle \cdot,\cdot\rangle\) está determinado pelos valores de \(\langle e_i,e_j\rangle\) com \(i,j\in\{1,\ldots,n\}\). De fato, se \(v,w\in\R^n\) (vetores linhas) e \(v=(\alpha_1,\ldots,\alpha_n)\), \(w=(\beta_1,\ldots,\beta_n)\), então \[
\langle v,w\rangle=\left\langle \sum_{i=1}^n\alpha_je_i,\sum_{j=1}^n\beta_j e_j\right\rangle=\sum_{i,j=1}^n\alpha_i\beta_j\langle e_i,e_j\rangle=\sum_{i=1}^n\alpha_i\beta_i.
\] Ou seja, as igualdades \(\langle e_i,e_j\rangle=\delta_{i,j}\) (\(\delta\) de Kronecker) determinam o produto interno \(\langle\cdot,\cdot\rangle\) completamente. Compare o argumento deste exemplo com Exemplo 47.2.
O produto tensorial
Definição 62.2 Um espaço vetorial \(W\), juntamente com uma aplicação bilinear \(\tau: U \times V \to W\), é chamado de produto tensorial de \(U\) e \(V\) (sobre \(\F\)) se satisfizer a seguinte propriedade universal: para qualquer espaço vetorial \(Z\) e qualquer aplicação bilinear \(f: U \times V \to Z\), existe um único homomorfismo linear \(\tilde{f}: W \to Z\) tal que \(f = \tilde{f} \circ \tau\). Ou seja, comuta o seguinte diagrama. [Diagrama do produto tensorial]
Da definição não fica imediatamente claro se o produto tensorial existe e, se sim, ele é único. Nos vamos responder estas duas perguntas no afirmativo.
Teorema 62.1 Sejam \(W_1\) e \(W_2\) dois produtos tensoriais de \(U\) e \(V\), com aplicações bilineares associadas \(\tau_1: U \times V \to W_1\) e \(\tau_2: U \times V \to W_2\), respectivamente. Então, existe um isomorfismo linear único \(\psi: W_1 \to W_2\) tal que \(\psi \circ \tau_1 = \tau_2\).
Comprovação. Sejam \(W_1\) e \(W_2\) dois produtos tensoriais de \(U\) e \(V\) sobre \(\F\), com as aplicações bilineares canônicas \(\tau_1: U \times V \to W_1\) e \(\tau_2: U \times V \to W_2\). Pela propriedade universal do produto tensorial \(W_1\), existe um único homomorfismo linear \(\psi: W_1 \to W_2\) tal que \(\psi \circ \tau_1 = \tau_2\). Analogamente, pela propriedade universal do produto tensorial \(W_2\), existe um único homomorfismo linear \(\psi': W_2 \to W_1\) tal que \(\psi' \circ \tau_2 = \tau_1\). Os homomorfismos estão ilustrados no seguinte diagrama.
Agora, considere o homomorfismo linear \(\psi' \circ \psi: W_1 \to W_1\). Temos: \[
(\psi' \circ \psi) \circ \tau_1 = \psi' \circ (\psi \circ \tau_1) = \psi' \circ \tau_2 = \tau_1.
\] Pela unicidade do homomorfismo linear garantida pela propriedade universal, segue que \(\psi' \circ \psi\) é o homomorfismo identidade em \(W_1\) como pode ser visto no seguinte diagrama.
De maneira análoga, podemos mostrar que \(\psi \circ \psi'\) é o homomorfismo identidade em \(W_2\). Portanto, \(\psi\) é um isomorfismo linear, e a unicidade de \(\psi\) segue da propriedade universal do produto tensorial.
Assim, mostramos que existe um isomorfismo linear único \(\psi: W_1 \to W_2\) tal que \(\psi \circ \tau_1 = \tau_2\).
Se \(W\) for um produto tensorial de \(U\) e \(V\) com aplicação bilinear canônica \(\tau\), então, usando a unicidade de \(W\) e \(\tau\), o espaço \(W\) será escrito como \(U\otimes V\) e o elemento \(\tau(u,v)\) será escrito como \(u\otimes v\).
Corolário 62.1 Sejam \(U,V,W\) \(\F\)-espaços vetoriais e sejam \(B\) e \(C\) bases de \(U\) e \(V\), respetivamente. Então os seguintes espaços são isomorfos: \[
\mbox{Bil}(U\times V,W)\cong \mbox{Func}(B\times C,W)\cong\mbox{Hom}(U\otimes V,W).
\]
Exercício 62.3 Seja \(X\) um conjunto qualquer e seja \(\F\) um corpo. Defina \(\F(X)\) como o conjunto das combinações lineares formais em \(X\) com coeficientes em \(\F\). Ou seja \[
\F(X)=\{\alpha_1x_1+\cdots+\alpha_kx_k\mid k\geq 0,\ \alpha_i\in\F,\ x_i\in X\}.
\] A soma entre duas combinações formais \[
u=\alpha_1x_1+\cdots+\alpha_kx_k\quad\mbox{e}\quad
v=\beta_1x_1+\cdots+\beta_kx_k
\] é definida como \[
u+v=(\alpha_1+\beta_1)x_1+\cdots+(\alpha_k+\beta_k)x_k
\] (permitindo que alguns coeficientes sejam nulos, pode assumir que os mesmos \(x_i\) aparecem em \(u\) e também em \(v\)). O múltiplo escalar é definido, para \(\alpha\in\F\), como \[
\alpha v=\alpha\alpha_1 x_1+\cdots+\alpha\alpha_kv_k.
\]
- Demonstre que \(\F(X)\) é um espaço vetorial.
- Mostre que \(X\) é uma base de \(\F(X)\).
- Demonstre que \[
\F(X)\cong\{f\in\mbox{Func}(X,\K)\mid f(x)=0\mbox{ exceto um número finito de valores $x$}\}.
\]
Teorema 62.2 Para quaisquer espaços vetoriais \(U\) e \(V\) sobre \(\F\), existe um produto tensorial \(U \otimes V\) junto com a aplicação bilinear canônica \(\tau: U \times V \to U \otimes V\) que satisfaz a propriedade universal do produto tensorial.
Comprovação. Considere o espaço vetorial \(\F(U \times V)\), o espaço vetorial sobre \(\F\) com base no conjunto \(U \times V\). Os elementos de \(\F(U \times V)\) são combinações lineares formais de pares \((u, v)\), onde \(u \in U\) e \(v \in V\). Definimos um subespaço \(R \leq \F(U \times V)\) gerado pelas seguintes elementos:
- \((u_1 + u_2, v) - (u_1, v) - (u_2, v)\) para todos \(u_1, u_2 \in U\) e \(v \in V\),
- \((u, v_1 + v_2) - (u, v_1) - (u, v_2)\) para todos \(u \in U\) e \(v_1, v_2 \in V\),
- \((\alpha u, v) - \alpha (u, v)\) para todos \(u \in U\), \(v \in V\) e \(\alpha \in \F\),
- \((u, \beta v) - \beta (u, v)\) para todos \(u \in U\), \(v \in V\) e \(\beta \in \F\).
Definimos o espaço quociente \(W = \F(U \times V) / R\). Denotamos a classe de equivalência de \((u, v)\) em \(W\) por \(u \otimes v\). A aplicação \(\tau: U \times V \to W\) é definida por \(\tau(u, v) = u \otimes v\). Por construção, \(\tau\) é bilinear.
Agora, verificamos a propriedade universal. Seja \(Z\) um espaço vetorial e \(f: U \times V \to Z\) uma aplicação bilinear. Estendemos \(f\) para uma aplicação linear \(\tilde{f}: \F(U \times V) \to Z\). Como \(f\) é bilinear, os geradores de \(R\) são enviados a \(0\) por \(\tilde{f}\). Assim, \(R \leq \ker(\tilde{f})\). Portanto, \(\tilde{f}\) induz uma aplicação linear bem definida \(\bar{f}: \F(U \times V) / R \to Z\) definida por \[
\bar f(u\otimes v)=\bar{f}((u, v)+R) = f(u, v),
\] onde \((u, v) \in U \times V\).
Para mostrar que \(\bar{f}\) é única, observe que \(\bar f(u\otimes v)\) é determinado unicamente pelas condições do teorema, pois \(\bar f(u\otimes v)=f(u,v)\) para todo \(u\in U\) e \(v\in V\). Como os elementos da forma \((u,v)\) geram \(\F(U\times V)\), os elementos \(u\otimes v\) geram \(W\), e temos que \(\bar f\) é determinado unicamente.
As propriedades básicas do produto tensorial
Teorema 62.3 Sejam \(U\) e \(V\) espaços vetoriais sobre \(\F\), com bases \(B\) e \(C\), respectivamente. Então, o produto tensorial \(U \otimes V\) tem como base o conjunto \(\{b \otimes c \mid b\in B,\ c\in C\}\).
Comprovação. Seja \(U \otimes V\) o produto tensorial de \(U\) e \(V\). Por definição, cada elemento de \(U \otimes V\) pode ser escrito como uma combinação linear de elementos da forma \(u \otimes v\), onde \(u \in U\) e \(v \in V\). Como \(B\) e \(C\) são bases de \(U\) e \(V\), respectivamente, podemos escrever \(u = \sum_{i=1}^m \alpha_i b_i\) e \(v = \sum_{j=1}^n \beta_j c_j\), com \(b_i\in B\), \(c_j\in C\), \(\alpha_i, \beta_j \in \F\). Usando a bilinearidade do produto tensorial, temos: \[
u \otimes v = \left(\sum_{i=1}^m \alpha_i b_i\right) \otimes \left(\sum_{j=1}^n \beta_j c_j\right) = \sum_{i=1}^m \sum_{j=1}^n \alpha_i \beta_j (b_i \otimes c_j).
\] Portanto, qualquer elemento de \(U \otimes V\) pode ser escrito como uma combinação linear de elementos da forma \(b_i \otimes c_j\), com \(b_i \in B\) e \(c_j \in C\). Isso implica que os elementos \(b\otimes c\) com \(b\in B\) e \(c\in C\) geram \(U\otimes V\).
Agora, mostramos que o conjunto \(\{b \otimes c \mid b \in B,\ c \in C\}\) é linearmente independente. Suponha, por contradição, que existe \(b_0\otimes c_0\) com \(b_0\in B\) e \(c_0\in C\) que pode ser escrito como uma combinação linear dos demais elementos de \(\{b \otimes c \mid b\in B,\ c\in C\}\): \[
b_0\otimes c_0=\sum_{i=1}^m \sum_{j=1}^n \gamma_{ij} (b_i \otimes c_j);
\] com \(b_i\otimes b_j\neq b_0\otimes c_0\). Considere a aplicação \(f_0:B\times C\to \F\) definida da seguinte forma \[
f_0(b, c)=\left\{\begin{array}{ll} 1 & \mbox {se $(b,c)=(b_0,c_0)$};\\ 0 & \mbox{caso contrário.}\end{array}\right.
\] Então \(f_0\) pode ser estendida a uma única aplicação bilinear \(f:U\times V\to \F\). Pela propriedade universal do produto tensiorial, existe uma única aplicação linear \(\bar f:U\otimes V\to \F\) tal que \(\bar f(u\otimes v)=f(u,v)\) para \(u\in U\) e \(v\in V\). Em particular \(\bar f(b,c)=f_0(b,c)\) para \(b\in B\) e \(c\in C\). Portanto, \(\bar f(b_0\otimes c_0)=1\), mas \[
\bar f\left(\sum_{i=1}^m \sum_{j=1}^n \gamma_{ij} (b_i \otimes c_j)\right)=0.
\] Mas isso é uma contradição.
Corolário 62.2 Sejam \(U\) e \(V\) espaços vetoriais sobre \(\F\), com \(\dim U = m\) e \(\dim V = n\). Então, \(\dim (U \otimes V) = m \cdot n\).
Comprovação. Sejam \(B = \{b_1, b_2, \ldots, b_m\}\) e \(C = \{c_1, c_2, \ldots, c_n\}\) bases de \(U\) e \(V\), respectivamente. Pelo teorema anterior, a base de \(U \otimes V\) é dada por \(\{b_i \otimes c_j \mid 1 \leq i \leq m, 1 \leq j \leq n\}\). O número de elementos dessa base é \(m \cdot n\), pois há \(m\) escolhas para \(b_i\) e \(n\) escolhas para \(c_j\). Assim, \(\dim (U \otimes V) = m \cdot n\).
Exercício 62.4 Sejam \(U\) e \(V\) espaços vetoriais e seja \(B\) uma base de \(V\). Demonstre que todo elemento de \(U\otimes V\) pode ser escrito unicamente na forma \[
u_1\otimes b_1+\cdots+u_k\otimes b_k
\] onde \(u_i\in U\) e \(b_i\in B\) e os \(b_i\) são dois a dois distintos.
Extensão do corpo base usando o produto tensorial
Sejam \(\F\) e \(\K\) corpos tais que \(\F\subseteq \K\). Um \(\K\)-espaço pode ser considerado como um \(\F\)-espaço restringindo o múltiplo escalar para \(\F\). Muitas vezes, nós queremos o contrário; ou seja, nós temos um \(\F\)-espaço \(V\) que queremos considerar como um \(\K\)-espaço. Isso acontece frequentamente com \(\R\)-espaços. Por exemplo, Para garantir que um operador linear de um \(\R\)-espaço \(V\) possui autovalor, consideramos \(V\) como um \(\C\)-espaço.
Definição 62.3 Seja \(V\) um espaço vetorial sobre um corpo \(\F\), e seja \(\K\) um corpo tal que \(\F\subseteq \K\). Considere \(\K\) como um \(\F\)-espaço vetorial. Definimos o \(\K\)-espaço \(V_\K\) como \(V_\K=\K\otimes V\). A soma neste espaço é a soma no produto tensorial \(\K\otimes V\) e o múltiplo escalar é definido como \[
\lambda(\alpha\otimes v)=(\lambda\alpha)\otimes v.
\] para \(\lambda,\alpha\in\K\) e \(v\in V\).
Definição 62.4 Demonstre que o múltiplo escalar em \(V_\K\) está bem definido e \(V_\K\) é um espaço vetorial sobre \(\K\).
Teorema 62.5 Sejam \(\F\), \(\K\) e \(V\) como na Definição 62.4. Se \(B\) é uma base de \(V\) sobre \(\F\), então o conjunto \(\{1 \otimes b \mid b \in B\}\) é uma base de \(V_\K = \K \otimes V\) sobre \(\K\).
Comprovação.
Geração: Seja \(x \in V_\K\). Por definição do produto tensorial, \(x\) pode ser escrito como uma combinação linear de elementos da forma \(k \otimes v\), onde \(k \in \K\) e \(v \in V\). Como \(B\) é uma base de \(V\), podemos escrever \(v = \sum_{i=1}^n \alpha_i b_i\) com \(\alpha_i \in \F\) e \(b_i\in B\). Assim, \[
k \otimes v = k \otimes \left(\sum_{i=1}^n \alpha_i b_i\right) = \sum_{i=1}^n k \alpha_i \otimes b_i=\sum_{i=1}^n k \alpha_i (1\otimes b_i).
\] Note que \(k \alpha_i \in \K\), pois \(\F\subseteq \K\). Portanto, \(x\) pode ser escrito como uma combinação linear de \(\{1 \otimes b\mid b\in B\}\) com coeficientes em \(\K\).
Independência linear: Suponha que \(\sum_{i=1}^n k_i (1 \otimes b_i) = 0\) para alguns \(k_i \in \K\) com \(b_i\in B\). Isso implica que \(\sum_{i=1}^n (k_i \otimes b_i) = 0\). Segue do Exercício 62.4 que isso é possível apenas quando \(k_i=0\) para todo \(i\). Assim, \(\{1 \otimes b\mid b\in B\}\) é linearmente independente e o mesmo conjunto é uma base de \(V_\K\).
Exemplo 62.3 Se \(V\) é um \(\R\)-espaço vetorial, então \(V_\C=\C\otimes V\) é um \(\C\)-espaço. Este espaço chama-se de complexificação de \(V\). Por exemplo, os seguintes isomorfismos são válidos: \[\begin{align*}
(\R^n)_{\C}&\cong\C^n;\\
\mbox{Mat}_{m\times n}(\R)_\C&\cong\mbox{Mat}_{m\times n}(\C);\\
\R[x]_\C&\cong\C[x].
\end{align*}\]
O produdo tensorial de vários espaços
O produto tensorial \(V_1\otimes\cdots\otimes V_k\) pode ser definida também para vários fatores \(V_1,\ldots,V_k\). Isso seria possível, por um lado, obsevando que o produto tensorial é associativo; ou seja, \((V_1\otimes V_2)\otimes V_3 \cong V_1\otimes(V_2\otimes V_3)\) (demonstre isso). Para nós, vai ser mais oportuno definir o produto com vários fatores via a propriedade universal. Nesta seção, nós revisamos a construção com as propriedades principais. Como as demonstrações são similares às demonstrações em cima para \(U\otimes V\), elas serão omitidas.
Definição 62.5 Sejam \(V\) e \(W\) espaços vetoriais sobre \(\F\), \(k\geq 1\), e considere o produto cartesiano \(V^k=V\times \cdots\times V\) de \(k\) cópias de \(V\). Dizemos que uma aplicação \(f:V^k\to W\) é \(k\)-linear se ela é linear em todas as variáveis. Em outras palávras, \[
f(v_1,\ldots,\alpha v_i+\beta w,\ldots v_k)=\alpha f(v_1,\ldots,v_i,\ldots v_k)+\beta f(v_1,\ldots,w,\ldots v_k)
\] vale para todo \(i\in\{1,\ldots,k\}\), \(v_i\in V\) e \(w\in V\). Uma aplicação \(V^k\to \F\) \(k\)-linear é chamada de forma (ou funcional) \(k\)-linear.
Exemplo 62.4 Uma forma \(1\)-linear é simplesmente uma forma linear \(V\to \F\). Uma aplicação ou forma \(2\)-linear é frequentemente chamada de bilinear, enquanto uma aplicação ou forma \(3\)-linear é chamada de trilinear.
Se \(V=\R^n\), então o produto interno \(\langle\cdot ,\cdot\rangle\) é bilinear. Por outro lado, se \(V=\C^n\), então o produto interno \(\langle\cdot ,\cdot\rangle\) não é bilinear (porque?, consulte a Definição 73.2). Se \(V=\F^n\), então a aplicação \[
d:V^n\to \F,\quad d(a_1,\ldots,a_n)=\det A,
\] onde \(A\) é a matriz formada pelas linhas \(a_1,\ldots,a_n\), é \(n\)-linear.
Definição 62.6 Sejam \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) espaços vetoriais sobre um corpo \(\F\). Um espaço vetorial \(W\), juntamente com uma aplicação multilinear \(\tau: V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k \to W\), é chamado de produto tensorial de \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) (sobre \(\F\)) se satisfizer a seguinte propriedade universal: para qualquer espaço vetorial \(Z\) e qualquer aplicação multilinear \(f: V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k \to Z\), existe um único homomorfismo linear \(\tilde{f}: W \to Z\) tal que \(f = \tilde{f} \circ \tau\).
Teorema 62.6 Para quaisquer espaços vetoriais \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) sobre \(\F\), existe um produto tensorial \(W_1\) juntamente com uma aplicação multilinear canônica \(\tau_1: V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k \to W_1\) que satisfaz a propriedade universal do produto tensorial. Além disso, o produto tensorial é único no seguinte sentido: se \(W_2\) é outro espaço vetorial com uma aplicação multilinear \(\tau_2: V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k \to W_2\) que satisfaz a propriedade universal, então existe um isomorfismo linear único \(\psi: W_1 \to W_2\) tal que \(\psi \circ \tau_1 = \tau_2\).
Pela unicidade do produto tensorial, ele vai ser denotado por \(V_1\otimes\cdots\otimes V_k\) e \(\tau(v_1,\ldots,v_k)\) será escrito como \(v_1\otimes\cdots\otimes v_k\).
Teorema 62.7 Sejam \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) e \(Z\) espaços vetoriais sobre um corpo \(\F\), e sejam \(B_1, B_2, \ldots, B_k\) bases de \(V_1, V_2, \ldots, V_k\), respectivamente. Então, os seguintes espaços são isomorfos: \[
\mbox{Func}(B_1 \times B_2 \times \cdots \times B_k, Z) \cong \mbox{MLin}(V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k, Z) \cong \mbox{Hom}(V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k, Z),
\] onde \(\mbox{Func}(B_1 \times B_2 \times \cdots \times B_k, Z)\) denota o espaço de todas as funções de \(B_1 \times B_2 \times \cdots \times B_k\) em \(Z\), \(\mbox{MLin}(V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k, Z)\) denota o espaço de todas as aplicações multilineares de \(V_1 \times V_2 \times \cdots \times V_k\) em \(Z\), e \(\mbox{Hom}(V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k, Z)\) denota o espaço de todos os homomorfismos lineares de \(V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k\) em \(Z\).
Teorema 62.8 Sejam \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) espaços vetoriais sobre \(\F\), com bases \(B_1, B_2, \ldots, B_k\), respectivamente. Então, o produto tensorial \(V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k\) tem como base o conjunto \[
\{b_1 \otimes b_2 \otimes \cdots \otimes b_k \mid b_i \in B_i \text{ para } i = 1, 2, \ldots, k\}.
\]
Corolário 62.3 Sejam \(V_1, V_2, \ldots, V_k\) espaços vetoriais sobre \(\F\), com \(\dim V_i = n_i\) para \(i = 1, 2, \ldots, k\). Então, \[
\dim (V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k) = n_1 \cdot n_2 \cdot \cdots \cdot n_k.
\]
Teorema 62.9 Sejam \(f_i: V_i \to W_i\) transformações lineares entre espaços vetoriais sobre \(\F\) para \(i = 1, 2, \ldots, k\). Então, existe uma transformação linear única \[
f_1 \otimes f_2 \otimes \cdots \otimes f_k: V_1 \otimes V_2 \otimes \cdots \otimes V_k \to W_1 \otimes W_2 \otimes \cdots \otimes W_k
\] tal que \[
(f_1 \otimes f_2 \otimes \cdots \otimes f_k)(v_1 \otimes v_2 \otimes \cdots \otimes v_k) = f_1(v_1) \otimes f_2(v_2) \otimes \cdots \otimes f_k(v_k)
\] para todos \(v_i \in V_i\).