線形代数 - 複素行列

完全に線形代数を実証するために、我々は複数を含める必要があります。でも本当の行列、固有値と固有ベクトルは、多くの場合も複雑です。

1.架空のレビュー

使用時に追加され虚部と虚部を追加するとき、実数および虚数虚数部は、実数部と虚数実数部が追加され、その後、虚数乗じ\(I ^ 2 = -1 \)

仮想平面において、虚数(3 + 2I \)は\座標である\((3、2)\)ポイント。複合\(Z = A + BI \ ) にコンジュゲート(\ \バー= Z * Z ^ = A-BI \)

極座標では、ダイ長さと極角の複数の形で書くことができます。

二つの金型の長さは、複雑な乗算、加算極角で乗算されます。

\ [(RE ^ {I \シータ})^ N = R ^ NE ^ {\シータにおける} \]

2.エルミート(エルミート)行列とユニタリ(ユニタリ)行列

このキーは一つの文章の一部であってもよい説明:あなたは、複雑なベクトルまたは行列の転置すると、その共役ながら。

それはなぜか?一つの理由は、複雑なベクトル長の特殊性ということです。長さの正方形である実ベクトル、のための\(X_1 ^ 2 + \ cdots x_nに関する^ 2 + \)ではなく、長さの複素ベクトルの平方\(^ 2 + Z_1 \ cdots Z_N ^ 2 + \) 例えば\(Z =(1、I )\) 正方形の長さではありません\(1 + 2 ^ 2 ^ I = 0 \。)が、あるべき\(Z \バーZ = 1 ^ 2 + | I ^ 2 | = 2 \)

我们定义一个新符号,\(\bar z^T=z^H\),来表示向量的共轭转置,这个符号也可以应用到矩阵中去。

同时,我们也要对向量的内积定义进行一下扩展,但内积为零仍然表明正交。

这时候,向量的顺序就变得重要了。

\[\boldsymbol v^H\boldsymbol u=\bar v_1u_1+\cdots+\bar v_nu_n=(\boldsymbol u^H\boldsymbol v)^*\]

一个厄米特矩阵满足 \(A^H=A\),每一个实对称矩阵都是厄米特的,因为实数的共轭还是它本身。

如果 \(A^H=A\)\(\boldsymbol z\) 是任意向量,那么 \(\boldsymbol z^HA\boldsymbol z\) 是实数。

\[(z^HAz)^H=z^HA^Hz=z^HAz\]

来自对角线上的两项都是实数,而来自非对角线上的两项互为共轭,相加之后也为实数。

厄米特矩阵的每个特征值都是实数。

\[A\boldsymbol z=\lambda \boldsymbol z \to \boldsymbol z^HA\boldsymbol z=\lambda \boldsymbol z^H \boldsymbol z\]

上式左边为实数,\(\boldsymbol z^H\boldsymbol z\) 是长度的平方,是正实数,所以特征值也必须为实数。

厄米特矩阵对应于不同特征值的特征向量是正交的。

\[\tag{1}A\boldsymbol z=\lambda \boldsymbol z \to \boldsymbol y^HA\boldsymbol z=\lambda \boldsymbol y^H\boldsymbol z \]

\[\tag{2}A\boldsymbol y=\beta \boldsymbol y \to \boldsymbol z(A\boldsymbol y)^H=\boldsymbol z(\beta \boldsymbol y)^H \to \boldsymbol y^HA\boldsymbol z=\beta \boldsymbol y^H\boldsymbol z\]

比较 (1) 式和 (2) 式可得,两式左边相等,所以右边应该也相等。又由于两个特征值不一样,所以有 \(y^H\boldsymbol z=0\),两个特征向量正交。

酉矩阵是一个有着标准正交列的方阵。

任意有着标准正交列的矩阵满足 \(U^HU=I\),如果它还是一个方阵,那么有 \(U^H=U^{-1}\)

一个酉矩阵乘以任意向量,向量的长度保持不变。

\[\boldsymbol z^HU^HU\boldsymbol z=\boldsymbol z^H\boldsymbol z\]

而且,酉矩阵的所有特征值的绝对值都为 1。

最后,我们来总结一下实数和虚数向量以及矩阵之间的一些概念迁移。

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転載: www.cnblogs.com/seniusen/p/11957404.html