1.固有値・固有ベクトル・相似

1.3.問題411.3.P41 \(A \in M_n\) が異なる固有値を持たない場合、Aに相似な任意の行列も異なる固有値を持たない。しかし、Aに対角的に等しい行列の中には異なる固有値を持つものがあるかもしれない。(a) \(D_1, D...

1.3.問題401.3.P40 \(A, B \in M_n\) のジョルダン積は \( = AB + BA\) と定義される。行列 \(A\) と \(B\) が反交換するとは、\( = 0\) であることをいう（参照: 0.7.7）。(...

1.3.問題391.3.P39 \(A \in M_n\) が与えられ、かつ \(\mathrm{tr}\,A = 0\) とする。もし \(A\) が対角化可能であれば、なぜ \(\mathrm{rank}\,A \le 1\) となるの...

1.3.問題381.3.P38 \(J_n\) をすべての成分が 1 の行列（0.2.8）とし、次の行列を定義する：B(t) = (1 - t) I_n + t J_n, \quad n \ge 2(a) \(B(t)\) の成分を説明せよ...

1.3.問題371.3.P37 \(A \in M_n\) が中心対称（centrosymmetric）であるとする。まず、\(n = 2m\) の場合、\(A\) がブロック形式 (0.9.10.2) で表されるとき、次を示せ：A \si...

1.3.問題361.3.P36 \(A, B \in M_n\) とし、\(n \geq 2\) と仮定する。\(A\) と \(B\) によって生成される代数（\(\mathcal{A}(A,B)\) と表す）は、\(A\) と \(B\...

1.3.問題351.3.P35 集合 \(A \subseteq M_n\) が代数であるとは、(i) \(A\) が部分空間であり、(ii) \(A, B \in A\) のとき \(AB \in A\) が成り立つことをいう。以下の主張...

1.3.問題341.3.P34 \(A, B \in M_n\) が相似であるとき、\(\mathrm{adj}(A)\) と \(\mathrm{adj}(B)\) も相似であることを示せ。

1.3.問題331.3.P33 \(A \in M_n(\mathbb{R})\) が非実固有値 \(\lambda\) を持つとする。ここで \(\lambda = a + ib\)、\(a, b \in \mathbb{R}, b > ...

1.3.問題321.3.P32 \(x \in \mathbb{C}^n\) を与えられた非零ベクトルとし、\(x = u + i v\) と書く。ただし \(u, v \in \mathbb{R}^n\) とする。このとき、ベクトル \(...

1.3.問題311.3.P31 \(a, b \in \mathbb{C}\) とする。次の行列の固有値が \(a \pm ib\) であることを示せ：\begin{bmatrix}a & -b \\b & a\end{bmatrix}

1.3.問題301.3.P30 \(A \in M_n\) が対角化可能であり、\(A = S \Lambda S^{-1}\) とする。ただし、\(\Lambda\) は (1.3.13) の形をもつとする。\(f\) が複素数値関数で、...

1.3.問題291.3.P29 \(A = \in M_n\) とし、各 \(a_{ii} = 0\)（\(i=1,\dots,n\)）かつ、すべての \(i \neq j\) について \(a_{ij} \in \{-1,1\}\) と仮...

1.3.問題281.3.P28 \(A \in M_{m,n}, B \in M_{n,m}\) が与えられているとする。このとき次を証明せよ：\det(I_m + AB) = \det(I_n + BA)

1.3.問題271.3.P27（1.3.P26 の続き） \(A = \in M_{mn}\) を与えられた \(m \times m\) ブロック行列とし、各ブロック \(A_{kl} = \in M_n\) が上三角行列であると仮定する...

1.3.問題261.3.P26 \(e_1, \dots, e_n\) および \(\varepsilon_1, \dots, \varepsilon_m\) を、それぞれ \(\mathbb{C}^n\) および \(\mathbb{C}...

1.3.問題251.3.P25 \(x, y \in \mathbb{C}^n\) が与えられ、\(y^*x \neq -1\) と仮定する。(a) 次を確認せよ：(I + xy^*)^{-1} = I - cxy^*, \quad c =...

1.3.問題241.3.P24 整数 \(n \geq 3\) に対し、\(\theta = \frac{2\pi}{n}\) とおく。行列 \(A = _{j,k=1}^n \in M_n(\mathbb{R})\) を考える。このときA...

1.3.問題231.3.P23 \(B \in M_n\)、\(C \in M_{n,m}\) とし、次の行列を定義する：A = \begin{bmatrix} B & 0 \\ C & 0_m \end{bmatrix} \in M_{n...

1.3.問題221.3.P22 行列 \(A, B \in M_n\) に対して、\(A\) と \(B\) が相似であるための必要十分条件は、少なくとも一方が正則であるような行列 \(X, Y \in M_n\) が存在して、次を満たすこ...

1.3.問題211.3.P21 前問と同じ記法を用いる。次を定義する：R_2(A) =\begin{bmatrix}A_1 & A_2 \\A_2 & -A_1\end{bmatrix}\in M_{2n}(\mathbb{R}).さらに、...

1.3.問題201.3.P20 任意の \( A, B \in M_n \) を、\( A = A_1 + i A_2 \)、\( B = B_1 + i B_2 \) と表す。ただし \( A_1, A_2, B_1, B_2 \in M...

1.3.問題191.3.P19 \( B, C \in M_n \) とし、次を定義する。A = \begin{pmatrix} B & C \\ C & B \end{pmatrix} \in M_{2n},\quadQ = \frac{...

1.3.問題181.3.P18 \( A, B \in M_n \) が共反転行列（coninvolutory）、すなわち \( A \, \overline{A} = B \, \overline{B} = I \) であるとする。このと...

1.3.問題171.3.P17 \( A, B \in M_n \) が与えられたとき、次が同値であることを証明せよ：(i) 正則行列 \( T \in M_n(\mathbb{R}) \) が存在して \( A = TBT^{-1} \)...

1.3.問題161.3.P16 \( A \in M_n \) で \( n > \mathrm{rank}\,A = r \geq 1 \) とする。もし \( A \) が \( B \oplus 0_{n-r} \) （\( B \i...

1.3.問題151.3.P15 \( A \in M_n \) と多項式 \( p(t) \) が与えられたとする。もし \( A \) が対角化可能ならば、\( p(A) \) も対角化可能であることを示せ。逆は成り立つか？

1.3.問題141.3.P14 \( A \in M_n \) が対角化可能であるとする。(a) \( A \) の階数が、その非零固有値の個数に等しいことを証明せよ。(b) \( \mathrm{rank}\,A = \mathrm{ra...

1.3.問題131.3.P13 2つの対角化可能な行列が相似であることと、それらの特性多項式が等しいことが同値であることを示せ。両方が対角化可能でない場合にもこの主張は成り立つか？

1.3.問題121.3.P12 \( A, B \in M_n \) とし、\( A \) または \( B \) が正則であるとする。もし \( AB \) が対角化可能ならば、\( BA \) も対角化可能であることを示せ。さらに、A ...