6.固有値の位置と摂動

6.2.17定義6.2.17．行列 \(A = \in M_n\) に対して、すべての成分 \(a_{ij}\) が実数かつ非負である場合、\(A \ge 0\)（Aは非負）であるという。また、すべての成分 \(a_{ij}\) が実数かつ...

6.2.16定理6.2.16．行列 \(A \in M_n\) と、\(\mathcal{G}(A)\) のノード \(P_i\) および \(P_j\) が与えられたとする。次の3条件は同値である。(a) \(\mathcal{G}(A)...

6.2.観察6.2.15．\(\mathcal{G}\) を \(n\) 個のノードを持つ有向グラフとする。もし \(\mathcal{G}\) において、与えられた2つのノード間に有向経路が存在するならば、そのノード間には長さが \(n-...

6.2.14定理6.2.14．行列 \(A \in M_n\) に対して、\(A\) が SC 性を持つことと、有向グラフ \(\mathcal{G}(A)\) が強連結であることは同値である。演習．前記定理を証明せよ。演習．有向グラフ \...

6.2.13定義6.2.13．有向グラフ \(\mathcal{G}\) は強連結であるとは、\(\mathcal{G}\) 内の任意の異なるノード \(P_i, P_j\) に対して、\(P_i\) から始まり \(P_j\) で終わる有...

6.2.12定義6.2.12．グラフ \(\mathcal{G}\) における有向経路 \(\gamma\) とは、\(\mathcal{G}\) 内の弧 \(P_{i_1} P_{i_2}, P_{i_2} P_{i_3}, P_{i_3...

6.2.11定義6.2.11．行列 \(A \in M_n\) の有向グラフを \(\Gamma(A)\) と表す。これは \(n\) 個のノード \(P_1, P_2, \dots, P_n\) 上の有向グラフであり、ノード \(P_i\...

6.2.10定義6.2.10．任意の行列 \(A = \in M_{m,n}\) に対して、次の2つの行列を定義する。\lvert A \rvert = , \quad M(A) = ここで、要素 \(\mu_{ij}\) は次のように定め...

6.2.9系6.2.9（改良された系）．\(A = \in M_n\) が性質SC（Strong Connectivity）をもつと仮定する。もし \(A\) が対角優位であり、さらにある \(k \in \{1, \dots, n\}\)...

6.2.8定理6.2.8（改良された定理）．\(A \in M_n\) とし，\(\lambda, x = \) を \(A\) の固有値・固有ベクトルの組とする。ここで \(\lambda\) は不等式 (6.2.2a) を満たしていると...

6.2.7定義6.2.7. 行列 \(A = \in M_n\) が性質SC（Strong Connectivity）をもつとは、次の条件を満たすことをいう。すなわち、異なる2つの整数 \(p, q \in \{1, \dots, n\}\...

6.2.6系6.2.6. 行列 \(A=\in M_n\) を考え、かつ \(A\) のすべての成分がゼロでないと仮定する。もし \(A\) が対角優位であり、かつある \(k\in\{1,\dots,n\}\) が存在して\lvert a...

6.2.5定理6.2.5　\(A \in M_n\) とし、\(A\) の固有対 \((\lambda, x = )\) が不等式 (6.2.2a) を満たすものとする。もし \(A\) のすべての成分がゼロでないなら、次のことが成り立つ。...

6.2.3補題6.2.3. 行列 \(A = \in M_n\) に対して、\(\lambda, x\) が固有対（eigenpair）であり、\(\lambda\) が不等式 (6.2.2a) を満たすとする。このとき次が成り立つ。(a)...

6.2.2補題6.2.2. 行列 \(A = \in M_n\) と複素数 \(\lambda \in \mathbb{C}\) を考える。 (a) \(\lambda\) が任意のゲルシュゴリン円盤の内部に含まれないことは、次の不等式がす...

注記と参考文献6.1.1 のオリジナルの参照文献はゲルシュゴリン, "Über die Abgrenzung der Eigenwerte einer Matrix", Izv. Akad. Nauk. S.S.S.R. 7 (1931)...

6.1.問題216.1.P21特殊な構造を持つ行列においては、(6.1.10–11) の仮定より弱い条件でも非特異性を保証できる場合がある。循環行列 \(A = \in M_n\) の場合、任意の 1 行が対角優勢であれば非特異であることを...

6.1.問題206.1.P20行列 \(A \in M_n\) の固有値 \(\lambda\) の幾何学的重複度が \(k \ge 1\) 以上であるとする。（a）\(\lambda\) は \(A\) の n − k + 1 個の異なる...

6.1.問題196.1.P19行列 \(A = \in M_n\) の固有値 \(\lambda\) の幾何学的重複度が \(k \ge 1\) であるとする。このとき、k 個の異なるインデックス \(i_1, \dots, i_k \in...

6.1.問題186.1.P18行列 \(X = \in M_{n,k}\) が列ランク満たしているとする。このとき、非特異な行列 \(R \in M_k\) が存在し、行列 \(Y = = = XR\) が次の性質を持つことを示す：k 個の...

6.1.問題176.1.P17　この問題はゲルシュゴリンの定理をブロック行列に拡張するものである。まず前提を説明する。与えられた行列ノルム \( \!\!\;|\!|\!|\cdot|\!|\! \!\)（以下単に \( \!\;|\!|\...

6.1.問題166.1.P16　「ガウスの消去法は厳密対角優位性を保つ」という格言を検討する問題である。\(n\ge 2\) とし，\(A\in M_n\) が厳密対角優位であると仮定する。(a) \(A\) の先頭からのすべての主小行列（...

6.1.問題156.1.P15　\(A=\in M_n\) が対角優位であるとする。次を示せ／説明せよ。(a) \(\rho(A)\le 2\max_i |a_{ii}|\) が成り立つことを示せ。(b) もし \(A\) が厳密対角優位な...

6.1.問題146.1.P14　\(A=\in M_n\) とする。次の各項を示せ／説明せよ。(a) ある \(i,j\) に対して \( |a_{ii}-a_{jj}| \gt R_i + R_j \) が成り立つならば，行 \(i\) ...

6.1.問題136.1.P13　\(A=\in M_n(\mathbb{R})\) が厳密対角優位であるとする。すなわち各 \(i\) について \( |a_{ii}| \gt R_i \) が成り立つとする。このとき \(\det A\)...

6.1.問題126.1.P12　\(A\in M_n\) とする。もし \(A\) が Toeplitz（テプリッツ）行列、あるいはより一般にパース対称（persymmetric）でありかつすべての主対角成分が等しいならば，\(G(A)=G...

6.1.問題116.1.P11　\(A==\in M_n\) とする。次を示せ。\operatorname{rank} A \ge \sum_{i:\,a_i\neq 0} \frac{|a_{ii}|^2}{\|a_i\|_2^2},ここ...

6.1.問題106.1.P10　\(A==\in M_n\) とする。次の下界を示せ：\operatorname{rank} A \ge \sum_{i:\,a_i\neq 0} \frac{|a_{ii}|}{\|a_i\|_1},ここで...

6.1.問題96.1.P9　\(A=\in M_n\) を厳密対角優位とする。すなわち \( |a_{ii}| \gt R_i \) がすべての \(i\) で成り立つとする。 \(D=\mathrm{diag}(a_{11},\dots,...