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矩阵理论第一章——欧氏空间与酉空间

时间:2020-03-07 10:52:30

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矩阵理论第一章——欧氏空间与酉空间

一、内积

1.内积的定义:

①正定性:(a,a)≥0,等于0当时且仅当a=0;

②齐次性:(ka,b)=k的共轭(a,b);

③交换律:(a,b)=(b,a)取共轭;

④分配律双线性:

(a,k1b1+k2b2)=k1(a,b1)+k2(a,b2)

(k1a1+k2a2,b)=k1共轭(a1,b)+k2共轭(a2,b)

2.判断是不是内积:查看是否满足正定,齐次,交换。

例题:判断(a,b)=aTAb是不是内积。

如果不是,需要满足什么条件才可以变成内积。

①正定性:(a,a)≥0,那么A就必须正定。

②齐次性:满足,因为内积所得到的结果是一个数。

③交换:AT=A时,才满足交换律

综上:当且仅当A正定且对称时,(a,b)是内积。

二、向量

1.向量长度的性质:

①||a||≥0;

②||ka||=|k|||a||;

**③||a+b||≤||a||+||b||;(证明)

④||(a,b)||≤||a||||b||;(证明)**

2.向量之间的夹角:<a,b>=arccos(a,b)/||a||*||b|。

三、格拉姆矩阵

1.格拉姆矩阵(Gram):利用a1,a2……,an N个向量构成一个N阶方阵。(aij=(ai,aj))

利用格拉姆矩阵的行列式可以判断a1,a2……,an线性是否线性相关。

2.格拉姆矩阵的行列式等于0,a1,a2……,an线性相关。(充要条件)(证明)

3.基的格拉姆矩阵(度量矩阵)

不同基下的度量矩阵的转换。

4.特性:

①度量矩阵A是Hermite矩阵;

②(a,b)=xHAy;

③度量矩阵A是正定矩阵。

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