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2.6.問題12.6.P1\(A \in M_{n,m}\) とし、\(n \ge m\) とする。行列 \(A\) が列フルランクを持つことと、その特異値がすべて正であることが同値であることを示せ。

2.6注釈および参考文献注釈および参考文献：複素対称行列に対する特別な特異値分解 (2.6.6a) は、1915年に L. Autonne によって発表された。その後、何度も再発見されている。Autonne の証明は (2.6.4) のバー...

2.6.7系 2.6.7. \(A \in M_{n,m}(\mathbb{R})\) をランク \(r = \mathrm{rank}(A)\) をもつ実行列とする。このとき、\(A = P \Sigma Q^T\) と表すことができ、こ...

2.6.6系 2.6.6. \(A \in M_n\) をランク \(r = \mathrm{rank}(A)\) をもつ行列とする。(a) （オートン） \(A = A^T\) であることは、ユニタリ行列 \(U \in M_n\) と非...

2.6.5定理 2.6.5 （オートンの一意性定理）. \( A \in M_{n,m} \) をランク \(\mathrm{rank}(A) = r\) をもつ行列とする。\( s_1, \ldots, s_d \) を \(A\) の異...

2.6.4定理 2.6.4. 無限列 \( A_1, A_2, \ldots \in M_{n,m} \) が与えられ、成分ごとの収束により \(\lim_{k \to \infty} A_k = A\) であるとする。また \( q = ...

2.6.3定理 2.6.3（特異値分解）. \( A \in M_{n,m} \) とし、\( q = \min\{m,n\} \)、さらに \(\mathrm{rank}\,A = r\) とする。(a) ユニタリ行列 \( V \in ...

2.6.2定理 2.6.2. \( A, B \in M_n(\mathbb{R}) \) とする。このとき、実直交行列 \( V, W \in M_n \) が存在して、\( A = V T_A W^T \)、\( B = V T_B W...

2.6.1定理定理 2.6.1. \( A, B \in M_n \) とする。このとき、ユニタリ行列 \( V, W \in M_n \) が存在して、\( A = V T_A W^* \)、\( B = V T_B W^* \) が成り...

2.5.問題762.5.P76 \( A \in M_n(\mathbb{R}) \) の各成分が 0 または 1 であるとし、\( e \in \mathbb{R}^n \) を全ての成分が 1 のベクトル、\( J \in M_n(\m...

2.5.問題752.5.P75 \( A, B, X \in M_n \) とする。(a) \(AX = XB\) かつ \(XA = BX\) が成り立つことと、 \begin{bmatrix} 0 & X \\ X & 0 \end{b...

2.5.問題742.5.P74 \( A, B, X \in M_n \) とする。もし \(AX = XB\) であり、かつ \(X\) が正規行列ならば、\(AX^* = X^*B\) が成り立つか？ Fuglede–Putnam の定...

2.5.問題732.5.P73 \( A \in M_n(\mathbb{R}) \) が正規で、固有値 \(\lambda = a + ib \ (\lambda \notin \mathbb{R})\) と固有ベクトル \(x\) をも...

2.5.問題722.5.P72 行列 A_1 = \begin{bmatrix} i & 0 \\ 0 & -i \end{bmatrix}, \quad A_2 = \begin{bmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end...

2.5.問題712.5.P71 行列 \begin{bmatrix} a & b \\ -b & a \end{bmatrix} \in M_2(\mathbb{R}) は実正規行列の議論において重要な役割を果たす。この行列を (3.1.P...

2.5.問題702.5.P70 \( n \times n \) 複素行列の組 \((A_1, B_1), \ldots, (A_m, B_m)\) を考える。あるユニタリ行列 \( U \in M_n \) が存在して、各 \( j = ...

2.5.問題692.5.P69 \( k \times k \) ブロック行列 M_A = _{i,j=1}^k \in M_{kn}, \quad \\A_{ij} = \begin{cases} 0 & (i \geq j) \\ I_...

2.5.問題682.5.P68 \( A, B \in M_n \) とし、\( B \) が正規であり、かつ \( A \) の零ベクトルがすべて \( B \) の正規固有ベクトルであると仮定する。このとき \( AB = 0 \) で...

2.5.問題672.5.P67 \( A, B \in M_n \) が正規行列であるとき、\( AB = 0 \) であることと \( BA = 0 \) であることは同値であることを示せ。

2.5.問題662.5.P66 \( A \in M_n \) とする。もし \( A^2 \) が正規であれば、\( A \) を squared normal という。知られている事実として、\( A \) が squared norm...

2.5.問題652.5.P65 \( A \in M_n \) が正規行列であり、\( r \in \{1, \ldots, n\} \) とする。このとき、複合行列 \( C_r(A) \) も正規であることを説明せよ。

2.5.問題642.5.P64 \( A \in M_n \) に対し、次を示せ：(a) \(\mathrm{rank}(AA^* - A^*A) \neq 1\)。

2.5.問題632.5.P63 \( A = \in M_n \) が三重対角行列であるとする。もし \( A \) が正規ならば、各 \( i = 1, \ldots, n-1 \) に対して |a_{i,i+1}| = |a_{i+1,...

2.5.問題622.5.P62 \( A \in M_n \) がちょうど \( k \) 個の非零固有値を持つとき、\(\mathrm{rank}(A) \geq k\) であることは知られている。\( A \) が正規である場合、なぜ ...

2.5.問題612.5.P61 \( A \in M_n \) の固有値を \(\lambda_1, \ldots, \lambda_n\) とする。(a) 次を示せ： \max_{i=1,\ldots,n} \left| \lambda_...

2.5.問題602.5.P60 \( x = \in \mathbb{C}^n \) を与える。(a) \(\max_i |x_i| \leq \|x\|_2\) が成り立つ理由を説明せよ (0.6.1)。 (b) \( e = e_1 +...

2.5.問題592.5.P59 \( A, B \in M_n \) とし、\( A \) が正規かつ固有値がすべて異なると仮定する。もし \( AB = BA \) ならば \( B \) も正規であることを示せ。(1.3.P3 と比較せ...

2.5.問題582.5.P58 \( A \in M_n \) が正規行列であるとする。このとき \( A\overline{A} = 0 \) が成り立つことと、\( AA^T = A^TA = 0 \) が成り立つことは同値である。(a...