譜半徑

譜半徑

在數學中,矩陣或者有界線性運算元的譜半徑是指其特徵值絕對值集合的上確界,一般若為方陣A的譜半徑則寫作ρ(A)。

定義

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

若 是複數域上的n階方陣,又 是A的全部特徵值,則

譜半徑 譜半徑

稱為 A的譜半徑。

譜半徑的估計

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

在討論矩陣的範數時,我們知道,矩陣 A的每一個特徵值的模(絕對值),都不超過矩陣 A(在任意一種矩陣範數 定義下)的範數 即 。

由此即得:

定理1

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

複數域上的任一n階方陣 的譜半徑 都不超過 A的範數 即

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

這裡 是任一方陣範數。

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

若取方陣範數 為 , 或 ,則有下面的推論:

推論

譜半徑 譜半徑

(1)

譜半徑 譜半徑

(2)

譜半徑 譜半徑

(3)

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

這裡 為矩陣 的最大特徵值。

譜半徑 譜半徑

當 是正規矩陣時,則有下述定理。

定理2

若 A為n階正規矩陣,則

譜半徑 譜半徑

證明 因 A是正規矩陣,故存在酉矩陣 P,使得

譜半徑 譜半徑

由此可得

譜半徑 譜半徑

從而

譜半徑 譜半徑

又顯然有

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

這裡是 中的某一值,因此有

譜半徑 譜半徑

而

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

所以 證畢。

譜半徑 譜半徑

由於對角形矩陣、實對稱矩陣、實反對稱矩陣、正交矩陣、酉矩陣、厄米特矩陣、反厄米特矩陣都是正規矩陣,所以對於它們都具有性質 。

定理3

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

對任意 ,存在 上的某種矩陣範數 ,使得對任意 恆有

譜半徑 譜半徑
譜半徑 譜半徑

注意:這裡的矩陣範數與矩陣 A無關。

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