三角行列

代数構造

下(上)三角行列は通常の和と積で非可換環(多元環, 代数)をなす。
U, V \in \mathrm{Upper}(n) 
(i) U+V \in \mathrm{Upper}(n)
(ii)  UV \in \mathrm{Upper}(n)
Rem. 
積は非可換だが,対角成分のみに着目すれば可換であり,
しかもそれは対角同士の積である。
\mathrm{diag}( AB ) = \mathrm{diag}( BA ) = \mathrm{diag}(A) * \mathrm{diag}(B)

Ex. 
\begin{pmatrix} a_1 & * & * \\ 0 & a_2 & * \\ 0 & 0 & a_3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} b_1 & * & * \\ 0 & b_2 & * \\ 0 & 0 & b_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} b_1 & * & * \\ 0 & b_2 & * \\ 0 & 0 & b_3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} a_1 & * & * \\ 0 & a_2 & * \\ 0 & 0 & a_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} a_1 b_1 & * & * \\ 0 & a_2 b_2 & * \\ 0 & 0 & a_3 b_3 \end{pmatrix}

固有値

Th. 
三角行列の固有値は,その対角成分である。
\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 0 & 4 & 5 \\ 0 & 0 & 6 \end{pmatrix} の固有値は 1, 4, 6

Schur分解

任意の正方行列は、ユニタリ相似変換によって上三角行列にすることができる。
特に,対角成分は固有値である。
{}^\forall A ^in \mathrm{Mat}(n,n) {}^\exists U \in \mathrm{Uni}(n), {}^\exists S \in \mathrm{Upp}(n)
 \mbox{ s.t. } A = U S U^*
i.e.
任意の正方行列は
(i) 三角化可能で、しかも
(ii) 元の行列とユニタリ相似である。
そして、三角行列の固有値はその対角成分であるから、
(iii) 元の行列の固有値は三角化さえすれば求められる。

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最終更新:2011年11月09日 17:54
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