埃爾米特矩陣

埃爾米特矩陣

n階複方陣A的對稱單元互為共軛,即A的共軛轉置矩陣等於它本身,則A是埃爾米特矩陣(Hermitian Matrix)。顯然埃爾米特矩陣是實對稱陣的推廣。這意味著埃爾米特矩陣的特徵值都是實的,而且不同的特徵值所對應的特徵向量相互正交,因此可以在這些特徵向量中找出一組的正交基。的實向量空間,因為主對角線上的元素有一個自由度,而主對角線之上的元素有兩個自由度。一個矩陣和它的共軛轉置的差()是斜埃爾米特矩陣。

推論

(1)n階厄米特矩陣A為正定(半正定)矩陣的充要條件是A的所有特徵值大於等於0。

(2)若A是n階厄米特矩陣,其特徵值對角陣為V,則存在一個酉矩陣U,使AU=UV。

埃爾米特矩陣埃爾米特矩陣

(3)若A是n階厄米特矩陣,其弗羅伯尼範數的平方等於其所有特徵值的平方和。

性質

1.若A和B是埃爾米特矩陣,那么它們的和A+B也是埃爾米特矩陣;而只有在A和B滿足交換性(即AB=BA)時,它們的積才是埃爾米特矩陣。

2.可逆的埃爾米特矩陣A的逆矩陣仍然是埃爾米特矩陣。

埃爾米特矩陣埃爾米特矩陣

3.如果A是埃爾米特矩陣,對於正整數n,

是埃爾米特矩陣。

4.方陣C與其共軛轉置的和是埃爾米特矩陣。

5.方陣C與其共軛轉置的差是斜埃爾米特矩陣。

6.任意方陣C都可以用一個埃爾米特矩陣A與一個斜埃爾米特矩陣B的和表示。

7.埃爾米特矩陣是正規矩陣,因此埃爾米特矩陣可被酉對角化,而且得到的對角陣的元素都是實數。這意味著埃爾米特矩陣的特徵值都是實的,而且不同的特徵值所對應的特徵向量相互正交,因此可以在這些特徵向量中找出一組的正交基。

埃爾米特矩陣埃爾米特矩陣

8.n-階埃爾米特矩陣的元素構成維數為

的實向量空間,因為主對角線上的元素有一個自由度,而主對角線之上的元素有兩個自由度。

9.如果埃爾米特矩陣的特徵值都是正數,那么這個矩陣是正定矩陣,若它們是非負的,則這個矩陣是半正定矩陣。

埃爾米特矩陣埃爾米特矩陣
斜埃爾米特矩陣斜埃爾米特矩陣

斜埃爾米特矩陣的主對角線上的所有元素都一定是純虛數。

如果A是斜埃爾米特矩陣,那么iA是埃爾米特矩陣。

如果A, B是斜埃爾米特矩陣,那么對於所有的實數a, b,aA + bB也一定是斜埃爾米特矩陣。

如果A是斜埃爾米特矩陣,那么對於所有的正整數k,A2k都是埃爾米特矩陣。

如果A是斜埃爾米特矩陣,那么A的奇數次方也是斜埃爾米特矩陣。

如果A是斜埃爾米特矩陣,那么e^A是酉矩陣。

一個矩陣和它的共軛轉置的差()是斜埃爾米特矩陣。

任意一個方塊矩陣C都可以寫成一個埃爾米特矩陣A和一個斜埃爾米特矩陣B的和:

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