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7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P16]

7.5.問題167.5.P16\( A \in M_n \) をエルミート行列とする。このとき、次が成り立つことを示せ。A \text{ が半正定値である} \iff \begin{aligned} A \circ B \quad ( 任意...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P15]

7.5.問題157.5.P15ヒルベルト行列 \( H_n = \in M_n \) が半正定値であることの証明の概要を次の手順に従って示せ。(a) \( X = = \in M_n \) は半正定値行列であり、すべての \( i, j =...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P14]

7.5.問題147.5.P14\( A \in M_n \) が正定値であるとする。行列 \( A \circ A^{-T} = A \circ \overline{A^{-1}} \) は、化学工学のプロセス制御において「相対ゲイン配列(...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P13]

7.5.問題137.5.P13\( A, B \in M_n \) とし、\( A \) は正定値、\( B \) は半正定値であると仮定する。\( \nu(B) \) を \( B \) の主対角要素のうち 0 でないものの個数とする。(...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P12]

7.5.問題127.5.P12\( A = \in M_n \) が半正定値であり、すべての要素が非零であると仮定する。アダマール逆行列 \( A^{(-1)} = \) を考える。このとき、\( A^{(-1)} \) が半正定値であるの...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P11]

7.5.問題117.5.P11\( A = \in M_n \) が半正定値であるならば、行列 \( \) も半正定値であることを示せ。
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P10]

7.5.問題107.5.P102つの正定値関数の積もまた正定値関数であることを説明せよ。
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P9]

7.5.問題97.5.P9\( f \in C(\mathbb{R}) \) が正定値関数であることと、\( K(s, t) = f(s - t) \) が半正定値な積分核であることが同値であることを示せ。
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P8]

7.5.問題87.5.P8(7.5.P7) とシュア積定理を用いて、半正定値な積分核の通常の(点ごとの)積が半正定値であることを示せ。
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P7]

7.5.問題77.5.P7有限区間 \(\) 上の連続な積分核 \( K(x, y) \) を考える。すべての点 \( x_1, \ldots, x_n \in \) および \( n = 1, 2, \ldots \) に対して、行列 \...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P6]

7.5.問題67.5.P6次の行列を考える:A =\begin{bmatrix}10 & 3 & -2 & 1 \\3 & 10 & 0 & 9 \\-2 & 0 & 10 & 4 \\1 & 9 & 4 & 10\end{bmatrix}...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P5]

7.5.問題57.5.P5(7.5.P4) の \( |C| \in M_4 \) を考える。\( |C| \circ |C| \) を計算し、それが半正定値であることを確かめよ。 これにより、\( B = |C| \circ |C| \)...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P4]

7.5.問題47.5.P4\( A = \in M_n \) が半正定値であるとする。前問より、\( A \circ \bar{A} = \) は半正定値であることが保証されるが、アダマール絶対値行列 \( |A| = \) についてはどう...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P3]

7.5.問題37.5.P3\( A = \in M_n \) が半正定値であるとする。このとき、行列 \( \) も半正定値であることを示せ。
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P2]

7.5.問題27.5.P2\( A, B \in M_n \) とする。\( A \) のエルミート部分 \( H(A) \) が正定値であり、\( B \) も正定値であると仮定する。(a) \( H(A \circ B) \) が正定値...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.P1]

7.5.問題17.5.P1\( A, B \in M_n \) が半正定値行列であるとする。次の概要に基づいて、アダマール積 \( A \circ B \) が半正定値であることを示す別証明を詳しく述べよ。 (a) 行列 \( X = ,\...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5]問題集

7.5.問題集7.5.P1\( A, B \in M_n \) が半正定値行列であるとする。次の概要に基づいて、アダマール積 \( A \circ B \) が半正定値であることを示す別証明を詳しく述べよ。 (a) 行列 \( X = ,\...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.9]定理:半正定値行列のアダマール累乗と関数変換

7.5.9 定理:半正定値行列のアダマール累乗と関数変換\( A = \in M_n \) が半正定値行列であるとする。(a) アダマール累乗 \( A^{(k)} = \) は、すべての \( k = 1, 2, \ldots \) に対...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.8]定理:Fejérの一意性定理

7.5.8 Fejérの一意性定理(Fejér’s Uniqueness Theorem)Fejérの一意性定理(Fejér’s Uniqueness Theorem) (7.5.6) 式で定義された作用素 \( L \) が楕円型であり、...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.7]弱い最小値原理

7.5.7 弱い最小値原理とFejérの一意性定理弱い最小値原理(Weak Minimum Principle) 7.5.7. (7.5.6) 式で定義された作用素 \( L \) が領域 \( D \) で楕円型であり、さらに \( c(...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.5]応用:楕円型偏微分方程式における最大・最小原理

7.5.5 楕円型偏微分方程式における最大・最小原理\( D \subset \mathbb{R}^n \) を開かつ有界な集合とする。\( C^2(D) \) 上で定義される次の実2階線形微分作用素(7.5.6)Lu = \sum_{i,...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.4]定理:ムタールの定理

7.5.4 定理(ムタールの定理)行列 \( A = \in M_n \) について、次が成り立つ。\( A \) が半正定値であることと、すべての半正定値行列 \( B = \in M_n \) に対して\mathrm{tr}(A B^{...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.3]定理:アダマール積の半正定値性と正定値性

7.5.3 定理:アダマール積の半正定値性と正定値性行列 \( A, B \in M_n \) が半正定値であるとする。このとき、次のことが成り立つ。(a) \( A \circ B \) は半正定値である。(b) \( A \) が正定値...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.2]補題:アダマール積に関するトレース表示

7.5.2 補題:アダマール積に関するトレース表示行列 \( A, B \in M_n \) およびベクトル \( x, y \in \mathbb{C}^n \) が与えられているとする。ここで、\(\mathrm{diag}\,x\) ...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5.1]定義:アダマール積とシュール積定理

7.5.1アダマール積とシュール積定理定義 7.5.1 \( A = \in M_{m,n} \)、\( B = \in M_{m,n} \) のとき、\( A \) と \( B \) の アダマール積(Schur積) は、成分ごとの積で...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.5]シュール積の定理 (The Schur product theorem)

目次7.5.1 定義:アダマール積とシュール積定理7.5.2 補題:アダマール積に関するトレース表示7.5.3 定理:アダマール積の半正定値性と正定値性7.5.4 定理:ムタールの定理7.5.5 応用:楕円型偏微分方程式における最大・最小原...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.4]注記

参考文献と追加読み物Kantorovich型不等式の一般化および参考文献については、A. Clausing, "Kantorovich-type inequalities", Amer. Math. Monthly 89 (1982) 31...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.4.P18]

7.4.問題187.4.P18ユニタリ不変ノルムに関する不等式\(\|\cdot\|\) を \(M_{n,m}\) 上のユニタリ不変ノルムとする。任意の \(A \in M_{n,m}\) に対して次の不等式が成り立つ: \| A \| ...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.4.P17]

7.4.問題177.4.P17正則な行列 \(A \in M_n\) とその特異値分解 \(A = V \sigma(A) W^*\) を考える。ここで \(\sigma(A) = \mathrm{diag}(\sigma_1(A), \d...
7.正定値および半正定値行列

[行列解析7.4.P16]

7.4.問題167.4.P16 特異値分解に基づく距離の評価\( A \in M_n \) が特異値分解 \( A = V \sigma(A) W^* \) を持つとする。ユニタリ不変ノルム \( \| \cdot \| \) に対して、任...