6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.12]定理:単純固有値の摂動に対する変化

6.3.12この定理は、行列 \( A \in M_n \) の単純固有値 \( \lambda \) が、摂動 \( A + tE \) によってどのように変化するかを定量的に示すものである。ここで \( E \in M_n \) は任意...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.10]単純固有値に関する補題(左・右固有ベクトルの関係)

6.3.10次の補題は、行列 \( A \in M_n \) の単純固有値に対応する右・左固有ベクトルの性質と、それを用いたブロック分解の存在を示している。補題 6.3.10. \( \lambda \) を \( A \in M_n \)...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.8]系: エルミート行列に対する固有値摂動の安定性

6.3.8系6.3.8.\(A, E \in M_n\) とする。\(A\) がエルミートであり、\(A+E\) が正規であると仮定する。\(A\) の固有値を昇順に \(\lambda_1 \le \cdots \le \lambda_n...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.5]定理(ホフマン=ワイルント): 正規行列の固有値安定性(フロベニウスノルム版)

6.3.5定理6.3.5.\(A, E \in M_n\) とし、\(A\) と \(A+E\) の両方が正規であると仮定する。\(A\) の固有値をある順序で \(\lambda_1,\dots,\lambda_n\)、\(A+E\) の...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.4]補題:正規行列に対する摂動と固有値の変化

6.3.4\( A, E \in M_n \) とし、\( A \) が正規行列であるとする。このとき、もし \( \hat{\lambda} \) が \( A + E \) の固有値であるならば、\( A \) の固有値 \( \lam...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.2]定理(バウアーとファイクの定理)

6.3.2\(A \in M_n\) が対角化可能であり、非特異行列 \(S\) を用いて \(A = S \Lambda S^{-1}\) と表されるとする。ここで \(\Lambda\) は対角行列である。また、\(E \in M_n\...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3.1]観察:対角化可能な行列に対する固有値摂動

6.3.1\(A \in M_n\) が対角化可能であり、非特異行列 \(S\) を用いて \(A = S \Lambda S^{-1}\) と表されるとする。ここで \(\Lambda\) は対角行列である。また、\(E \in M_n\...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.3]固有値摂動定理

6.3.目次6.3.16.3.固有値摂動定理 (Eigenvalue perturbation theorems)\(D = \mathrm{diag}(\lambda_1, \dots, \lambda_n) \in M_n\)、\(E ...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P8]

6.2.問題86.2.P8\(A \in M_n\) に対して \(\rho(A) \le \|A\|_\infty\) が成り立つことは既知である。\(A\) が不可約であり、かつ絶対値行和がすべて等しくない場合に、なぜ \(\rho(A...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P7]

6.2.問題76.2.P7\(A \in M_n\) を主対角成分がすべて 2、上対角成分がすべて −1 の実対称三重対角行列とする。(6.2.27) を用いて \(A\) が正定値であることを示せ。
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P6]

6.2.問題66.2.P6(a) なぜ不可約な上ヘッセンベルグ行列は未簡約であるのかを説明し、 reducible な未簡約上ヘッセンベルグ行列の例を挙げよ。 (b) エルミートまたは対称三重対角行列が未簡約であることと不可約であることが同...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P5]

6.2.問題56.2.P5(6.2.28) を用いて、多項式 \(p(z) = z^n + a_{n-1}z^{n-1} + \cdots + a_1 z + a_0\), \(a_0 \ne 0\) の根 \(\tilde{z}\) に対...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P4]

6.2.問題46.2.P4第8章で証明するが、正の成分を持つ正方行列は必ず正の固有値と正の成分を持つ対応する固有ベクトルを持つ。この事実と前問を用いて、任意の \(A \in M_n\) に対して \(\rho(A) \le \rho(|A...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P3]

6.2.問題36.2.P3\(A = \in M_n\)、\(\lambda, x = \) が \(|A|\) の固有値・固有ベクトルの組であり、すべての \(x_i > 0\) であるとする。\(D = \mathrm{diag}(x_...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P2]

6.2.問題26.2.P2例を用いて、(6.2.28) における不可約性の仮定が必要であることを示せ。
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.P1]

6.2.問題16.2.P1行列 \(A \in M_n\) が不可約であり、かつ \(n \ge 2\) であるとする。\(A\) にゼロ行またはゼロ列が存在しないことを示せ。
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2]問題集

6.2.問題集6.2.P1 行列 \(A \in M_n\) が不可約であり、かつ \(n \ge 2\) であるとする。\(A\) にゼロ行またはゼロ列が存在しないことを示せ。 6.2.P2 例を用いて、(6.2.28) における不可約性...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.27]系:タウスキー

6.2.27系6.2.27(タウスキー)行列 \(A = \in M_n\) が不可約な対角優越であるとする。このとき次が成り立つ。(a) \(A\) は正則である。(b) \(A\) のすべての主対角成分が実数かつ正であれば、\(A\) ...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.26]定理:タウスキー

6.2.26定理6.2.26(タウスキー)行列 \(A \in M_n\) が不可約であり、\(\lambda \in \mathbb{C}\) が不等式 (6.2.2a) を満たすとする。例えば、\(\lambda\) はゲルシュゴリン集...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.25]定義:不可約対角優位行列

6.2.25行列 \(A \in M_n\) に対して、次の条件を満たす場合、\(A\) は不可約対角優位であるという。(a) \(A\) は不可約である。(b) \(A\) は対角優位である。すなわち、すべての \(i = 1, \dot...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.24]定理:不可約行列の同値条件のまとめ

6.2.24まとめると、定理6.2.24.行列 \(A \in M_n\) に対して、以下は同値である。(a) \(A\) は不可約である。(b) \((I + |A|)^{n-1} > 0\)。(c) \((I + M(A))^{n-1}...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.23]定理:不可約行列の同値条件

6.2.23定理6.2.23.行列 \(A \in M_n\) に対して、以下は同値である。(a) \(A\) は不可約である。(b) \((I + |A|)^{n-1} > 0\)。(c) \((I + M(A))^{n-1} > 0\)...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.22]定義:不可約行列

6.2.22定義6.2.22.行列 \(A \in M_n\) が不可約であるとは、可約でない場合をいう。
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.21]定義:可約行列

6.2.21定義6.2.21.行列 \(A \in M_n\) が可約であるとは、置換行列 \(P \in M_n\) が存在してP^T A P =\begin{pmatrix}B & C \\0_{n-r,r} & D\end{pmatr...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.20]系:SC性と行列エントリの関係

6.2.20系6.2.20.行列 \(A \in M_n\) およびノード \(i, j \in \{1, \dots, n\}\) に対して、\(i \neq j\) ならば、\(\mathcal{G}(A)\) において \(P_i\)...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.19]系:SC性と行列の正性条件の同値性

6.2.19系6.2.19.行列 \(A \in M_n\) に対して、次の条件は同値である。 (a) AはSC性を持つ。(b) \((I + |A|)^{n-1} > 0\)。(c) \((I + M(A))^{n-1} > 0\)。証明...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.18]系:非負行列と正行列

6.2.18系6.2.18.行列 \(A \in M_n\) に対して、\(|A|^m > 0\) であることは、\(\mathcal{G}(A)\) の任意のノード \(P_i\) から任意のノード \(P_j\) への長さ \(m\) ...
6.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.17]定義:非負行列と正行列

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.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.16]定理:有向経路と行列のべき乗の関係

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.固有値の位置と摂動

[行列解析6.2.15]観察:有向経路の長さとSC性の判定

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-...