3.標準形と三角因子分解

3.5.問題133.5.P13補零定理（law of complementary nullities, 0.7.5）に関する次のアプローチの詳細を示せ。この方法は、LPU 分解を用いて、一般の場合を（簡単な）置換行列の場合から導くものである...

3.5.問題12習 3.5.P12.\( P \in M_n \) を次のように分割する：P = \begin{bmatrix} P_{11} & P_{12} \\ P_{21} & P_{22} \end{bmatrix}, \quad...

3.5.問題11演習 3.5.P11.置換行列 \( P = \in M_n \) を考える。これは 1, …, n の置換 \(\pi_1, …, \pi_n\) に対応し、\( p_{\pi_j,j} = 1 \)（その他の成分は 0）...

3.5.問題10演習 3.5.P10.\( A \in M_n \) が対称で、すべての先頭主小行列が非特異である場合、非特異下三角行列 \( L \) が存在して \( A = L L^T \) であることを示せ。つまり、LU 分解におい...

3.5.問題9演習 3.5.P9.\( A \in M_n(\mathbb{R}) \) を次の対称三重対角行列（0.9.10）とする：\text{全主対角成分は } +2, \text{第一上三角と下三角成分は } -1次の行列を考える：...

3.5.問題8演習 3.5.P8.(3.5.6) の条件「\( A \) が全て非特異」は、「\( A \) が全て非特異」に置き換え可能であることを示せ。

3.5.問題7演習 3.5.P7.行列 \( C_n = \in M_n(\mathbb{R}) \) が次の LU 分解を持つことを示せ：C_n = L_n L_n^Tここで下三角行列 \( L_n \) の要素は \( l_{ij} =...

3.5.問題6演習 3.5.P6.\( M_n \) の与えられた行列の \( (n,n) \) 成分が、LU 分解の存在、L が非特異な場合、U が非特異な場合に影響を与えない理由を説明せよ。

3.5.問題5演習 3.5.P5（ランチョス三重対角化アルゴリズム）.\( A \in M_n \) と \( x \in \mathbb{C}^n \) が与えられている。次を定義する：X = 列ベクトルの集合 \( X \) はクライロ...

3.5.問題4演習 3.5.P4.\( A \in M_n \) の先頭主小行列式（leading principal minors）がすべて非零である場合、タイプ3の基本行操作（diagonal 以下の成分を 0 にする）を用いて、どのよ...

3.5.問題3演習 3.5.P3.\( A, B \in M_n \) をユニット三角相似（unit triangularly equivalent）であるというのは、ある単位下三角行列 \( L \) と単位上三角行列 \( U \) が...

3.5.問題2演習 3.5.P2.\( A \) が \( A = QR \) の形で与えられ、\( Q \) がユニタリ行列、\( R \) が上三角行列である場合（2.1.14）、どのようにして方程式 \( Ax = b \) を解くか...

3.5.問題1演習 3.5.P1.これまで、\( L \) が下三角行列で \( U \) が上三角行列である \( A = LU \) の分解について議論してきた。ここで、因子が異なる場合もあることに注意しながら、\( A = UL \)...

定理 3.5.14（LPDU 分解）.定理 3.5.14（LPDU 分解）. 任意の非特異行列 \( A \in M_n \) に対して、一意的な置換行列 \( P \)、一意的な非特異対角行列 \( D \)、単位下三角行列 \( L \...

3.5.13定理定理 3.5.13. \( A, B \in M_n \) を非特異行列とする。次の条件は同値である：(a) \( M_n \) の置換行列 \( P \) が一意に存在して、\( A \) と \( B \) の両方が \...

3.5.12定義定義 3.5.12. 行列 \( A, B \in M_n \) が三角相似（triangularly equivalent）であるとは、次の条件を満たす場合をいう。すなわち、正則行列 \( L, U \in M_n \) ...

3.5.11定理定理 3.5.11（LPU分解）．任意の \( A \in M_n \) に対して、置換行列 \( P \in M_n \)、単位下三角行列 \( L \in M_n \)、および上三角行列 \( U \in M_n \) ...

3.5.8定理定理 3.5.8（PLU分解）．任意の \( A \in M_n \) に対して、置換行列 \( P \in M_n \)、単位下三角行列 \( L \in M_n \)、および上三角行列 \( U \in M_n \) が存...

3.5.7補題補題 3.5.7. \( A \in M_k \) が非特異であるとする。このとき、置換行列 \( P \in M_k \) が存在して、任意の \( j = 1, \ldots, k \) に対して\det \big( (P...

3.5.6系系 3.5.6（LDU分解）。行列 \( A = \in M_n \) を考える。(a) \( A \) が非特異であると仮定する。このとき、\( A \) が LU 分解 \( A = LU \) を持つのは、任意の \( i...

3.5.5例 3.5.5. すべての行列がLU分解を持つとは限らない。たとえばA =\begin{bmatrix}0 & 1 \\1 & 0\end{bmatrix}が \( A = LU \) と書けると仮定する：L =\begin{bm...

3.5.4系 3.5.4. \( A \in M_n \) で \(\mathrm{rank}(A) = k\) とする。もし \( A \) がすべての \( j = 1, \ldots, k \) に対して正則であるならば、\( A \...

3.5.3定理 3.5.3. \( A \in M_n \) とする。このとき次が成り立つ：(a) \( L \) が正則となるLU分解を \( A \) が持つのは、ちょうど \( A \) が行包含性 (row inclusion pr...

3.5.2補題 3.5.2. \( A \in M_n \) とし、\( A = LU \) がLU分解であると仮定する。任意の2×2ブロック分割A =\begin{bmatrix}A_{11} & A_{12} \\A_{21} & A_...

3.5.1定義 3.5.1. \( A \in M_n \) とする。もし \( L \in M_n \) が下三角行列であり、\( U \in M_n \) が上三角行列であるとき、分解A = LUを \( A \) の LU分解 (LU...

3.4.問題113.4.P11 \(A \in M_n\) を与える。\(A\) のワイル標準形とジョルダン標準形が同じであることと、次のいずれかが成り立つことは同値であることを示せ：\(A\) が非退化（nonderogatory）である...

3.4.問題103.4.P10ジョルダン行列 \(J\) のワイル標準形が \(J\) 自身と一致するのは、任意の固有値 \(\lambda\) について、(i) \(J\) に \(\lambda\) を固有値とするジョルダンブロックが正...

3.4.問題93.4.P9与えられた正方行列 \(A\) のワイル標準形は、ジョルダン標準形（3.2.9）と同様に、\(A\) の類似類に属する行列のうち全ての非対角の非零要素の数が最小であることを説明せよ。