1.固有値・固有ベクトル・相似

1.4.問題171.4.P17 (1.4.13) で \(a = 2\)、\(b = c = -1\) の場合、次を示せ：\sigma(A) = \left\{ 4 \sin^2 \frac{\pi \kappa}{2(n+1)} : \k...

1.4.問題161.4.P16 複素三重対角テプリッツ行列A =\begin{pmatrix}a & b & & & 0 \\c & a & b & & \\& \ddots & \ddots & \ddots & \\& & \ddots...

1.4.問題151.4.P15 \(A \in M_n\) の単純固有値 \(\lambda\) が与えられ、ベクトル \(x, y, z, w \in \mathbb{C}^n\) が次を満たすとする：\(Ax = \lambda x\)...

1.4.問題141.4.P14 行列 \(A \in M_n\) と複素数 \(t \in \mathbb{C}\) が与えられたとする。なぜ次が成り立つのか説明せよ：(A - t I)\, \mathrm{adj}(A - t I) = ...

1.4.問題131.4.P13 行列 \(A \in M_n\) とゼロでないベクトル \(x, y \in \mathbb{C}^n\) が与えられ、\(\lambda, \lambda_2, \dots, \lambda_n\) を \...

1.4.問題121.4.P12 行列 \(A \in M_n\) の固有値を \(\lambda\) とする。(a) \(A - \lambda I\) の任意の \(n-1\) 列が線形独立であることと、\(\lambda\) に対応する...

1.4.問題111.4.P11 行列 \(A \in M_n\) が非簡約上ヘッセンベルグ行列（unreduced upper Hessenberg matrix、参照: 0.9.9）であると仮定する。なぜすべての \(\lambda \i...

1.4.問題101.4.P10 行列 \(T \in M_n\) が非特異で、その列が行列 \(A \in M_n\) の左固有ベクトルであるとする。このとき、\(T^{-*}\) の列は \(A\) の右固有ベクトルであることを示せ。

1.4.問題91.4.P9 行列 \(A \in M_n\) が固有値 \(\lambda_1, \dots, \lambda_{n-1}, 0\) を持ち、したがって \(\operatorname{rank} A \le n-1\) と...

1.4.問題81.4.P8 (1.4.P7) の仮定と記法を引き続き用いる。さらに、行列 \(A\) の他の固有値および固有ベクトルは、べき乗法とデフレーションを組み合わせることで計算できる。デフレーションにより、1 サイズ小さい正方行列が...

1.4.問題71.4.P7 この問題では、行列 \(A \in M_n\) の最大絶対値固有値および対応する固有ベクトルを求めるためのべき乗法の簡単なバージョンを概説する。次の条件を仮定する。\(A \in M_n\) の固有値は互いに異な...

1.4.問題61.4.P6 次の条件を考える。\(A \in M_n\) が与えられ、ある固有値 \(\lambda\) に対応する成分全てが正の左固有ベクトルおよび右固有ベクトルを持つとする。(a) A が \(\lambda\) 以外の...

1.4.問題51.4.P5 次のブロック三角行列を考える：A = \begin{bmatrix}A_{11} & A_{12} \\0 & A_{22}\end{bmatrix}, \quad A_{ii} \in M_{n_i}, \ i...

1.4.問題41.4.P4 \( A \in M_n \) が三重対角行列で、主対角成分がすべて 0 であるとする。\( S = \mathrm{diag}(-1, 1, -1, \ldots, (-1)^n) \) と定義したとき、次を示...

1.4.問題31.4.P3 \( n \geq 2 \) とし、\( T = \in M_n \) を上三角行列とする。(a) 固有値 \( t_{nn} \) に対応する \( T \) の右固有ベクトルを \( x \) とする。このと...

1.4.問題21.4.P2 \( A \in M_n \) が歪対称行列であるとする。このとき、p_A(t) = (-1)^n p_A(-t)が成り立つことを示せ。さらに、もし \(\lambda\) が \(A\) の固有値で、その重複度...

1.4.問題11.4.P1 ゼロでないベクトル \( x, y \in \mathbb{C}^n \) を与え、\( A = x y^* \)、および \( \lambda = y^* x \) とする。(a) \(\lambda\) が ...

1.4.12定理 1.4.12. \( A \in M_n \)、\( \lambda \in \mathbb{C} \)、およびゼロでないベクトル \( x, y \in \mathbb{C}^n \) を与える。\( \lambda \...

1.4.11補題 1.4.11. \( A \in M_n \)、\( \lambda \in \mathbb{C} \)、およびゼロでないベクトル \( x, y \in \mathbb{C}^n \) を与える。\( \lambda \...

1.4.10定理 1.4.10. \( A \in M_n \)、\( \lambda \in \mathbb{C} \)、および \( k \geq 1 \) なる正の整数を与える。このとき、次の3つの命題を考える：(a) \( \lam...

1.4.9定理 1.4.9. \( A, B \in M_n \) とし、ある正則行列 \( S \) に対して \( B = S^{-1}AS \) が成り立つとする。もし \( x \in \mathbb{C}^n \) が \( B ...

1.4.7定理 1.4.7. \( A \in M_n \)、非零ベクトル \( x, y \in \mathbb{C}^n \)、およびスカラー \( \lambda, \mu \in \mathbb{C} \) が与えられているとする。...

1.4.観察 1.4.6a. 非零のベクトル \( x \in \mathbb{C}^n \) と行列 \( A \in M_n \) があり、もし \( Ax = \lambda x \) であるとする。また \( x^{*}A = \m...

1.4.6定義 1.4.6．\(A ∈ M_n\) に対して、非零ベクトル \(y ∈ C_n\) が A の固有値 \(λ\) に対応する左固有ベクトルであるとは、次の式を満たす場合をいう：y^* A = \lambda y^*明確さのた...

1.4.5例 1.4.5．\(A\) と \(A^T\) は同じ固有値を持つが、与えられた固有値に対応する固有空間は異なる場合がある。例えば、次の行列を考える：A = \begin{pmatrix}2 & 0 \\3 & 4\end{pma...

1.4.4定義（欠陥行列・非欠陥行列・デロゲイト行列・非デロゲイト行列）定義 1.4.4．\(A ∈ M_n\) とする。A のある固有値の幾何重複度が代数重複度よりも小さい場合、\(A\) を欠陥行列（defective）という。\(A\...

1.4.3定義\( \lambda \) に対応する \(A\) の固有空間の次元を 幾何重複度（geometric multiplicity） という。\(A\) の特性多項式の零点としての\( \lambda \) の重複度を 代数重複...

1.4.2定義定義 1.4.2\( A \in M_n \) とする。\( \lambda \in \sigma(A) \) が与えられたとき、\( Ax = \lambda x \) を満たすすべてのベクトル \( x \in \math...

1.4.1観察 1.4.1\( A \in M_n \) とする。(a) \( A \) と \( A^T \) の固有値は同じである。(b) \( A^* \) の固有値は \( A \) の固有値の複素共役である。証明．\det(tI ...