2.5.問題62.5.P6 \(A \in M_n\) が正規であることと、互いに異なる固有値をもつある正規行列と可換であることは同値であることを示せ。

2.5.問題52.5.P5 \(A \in M_n\) が斜エルミート（それぞれ、エルミート）であるとき、\(iA\) はエルミート（それぞれ、斜エルミート）であることを示せ。

2.5.問題42.5.P4 正規行列が斜エルミート（skew Hermitian）であることと、そのすべての固有値が純虚数（実部が 0）であることは同値であることを示せ。

2.5.問題32.5.P3 正規行列がエルミート（Hermitian）であることと、そのすべての固有値が実数であることは同値であることを示せ。

2.5.問題22.5.P2 正規行列がユニタリであることと、そのすべての固有値の絶対値が 1 であることは同値であることを示せ。

2.5.問題12.5.P1 \(A \in M_n\) が正規であることと、任意の \(x \in \mathbb{C}^n\) について \((Ax)^{*}(Ax) = (A^{*}x)^{*}(A^{*}x)\)、すなわち \(\lV...

2.5参考文献およびさらなる読書案内正規行列の 89 の特徴づけに関する議論は、次の文献を参照のこと：R. Grone, C. R. Johnson, E. Sa, H. Wolkowicz, "Normal matrices," Line...

2.5.21定理 2.5.21. \(F = \{ A_{\alpha} : \alpha \in I \} \subset M_n(\mathbb{R})\)、\(G = \{ B_{\alpha} : \alpha \in I \} \...

2.5.20系 2.5.20. \(U \in M_n\) をユニタリ行列とする。(a) \(U\) が対称である場合、対称ユニタリ行列 \(V\) が存在して \(V^2 = U\) となり、さらに \(V\) は \(U\) の多項式と...

2.5.18系 2.5.18. \(U \in M_n\) をユニタリ行列とする。(a) \(U\) が対称行列ならば、実直交行列 \(Q \in M_n(\mathbb{R})\) と、実数 \(\theta_1,\ldots,\thet...

2.5.17定理 2.5.17. \(A \in M_n\) が正規行列（normal）とする。このとき次の3条件は同値である。(a) \(\overline{A}\,A = A\,\overline{A}\)。(b) \(A^{T}A =...

2.5.16　定理定理 2.5.16（Fuglede–Putnam）. \( A \in M_n \)、\( B \in M_m \) が正規行列であり、\( X \in M_{n,m} \) とする。このとき、AX = XB \quad ...

2.5.15定理 2.5.15. \( \mathcal{N} \subseteq M_n(\mathbb{R}) \) を、非空な実正規行列の可換族とする。このとき、実直交行列 \( Q \) および非負整数 \( q \) が存在して、...

2.5.11 系系 2.5.11. \( A \in M_n(\mathbb{R}) \) とする。(a) \( A = A^\top \) であることと、実直交行列 \( Q \in M_n(\mathbb{R}) \) が存在して、Q^...

2.5.8定理 2.5.8. \( A \in M_n(\mathbb{R}) \) が正規行列であるとする。(a) 実直交行列 \( Q \in M_n(\mathbb{R}) \) が存在して、次の形の実準対角行列と実直交相似である：\...

2.5.7補題 2.5.7. 行列 \( A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} \in M_2(\mathbb{R}) \) が正規行列であり、かつ共役な非実の固有値を持つと仮定す...

2.5.6定理 2.5.6. \( A \in M_n \) がエルミート行列であり、固有値が \( \lambda_1, \ldots, \lambda_n \) であるとします。また、\Lambda = \mathrm{diag}(\l...

2.5.5定理 2.5.5. \( N \subseteq M_n \) を正規行列の空でない族とします。このとき、次の2つは同値です：\( N \) が可換な族である。\( N \) が同時にユニタリ対角化可能な族である。任意の \( A...

2.5.4定理 2.5.4. \( A \in M_n \) が正規行列であり、異なる固有値 \( \lambda_1, \ldots, \lambda_d \) を持ち、それぞれの重複度が \( n_1, \ldots, n_d \) で...

2.5.3 定理行列 \( A = \in M_n \) が固有値 \( \lambda_1, \ldots, \lambda_n \) を持つとします。以下の主張はすべて同値です：(a) \( A \) は正規行列である。(b) \( A...

2.5.2行列 \( A \in M_n \) が次のように分割されているとします：A =\begin{bmatrix}A_{11} & A_{12} \\0 & A_{22}\end{bmatrix}ここで \( A_{11} \) およ...

ユニタリ相似（unitary similarity）の文脈で自然に現れる正規行列のクラスは、行列解析において広く重要な役割を果たします。正規行列には、ユニタリ行列、エルミート行列、反エルミート行列、実直交行列、実対称行列、および実反対称行列...

2.4.問題352.4.P35\( A \in \mathbb{M}_n(F) \) （\( F = \mathbb{R} \) または \( \mathbb{C} \)）とする。\( A \) が \( \mathbb{M}_n(F) \...

2.4.問題342.4.P34\( A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} \in \mathbb{M}_2 \) に対して、明示的に計算をしてケイリー・ハミルトンの定理、A^2 -...

2.4.問題332.4.P33\( A, B \in \mathbb{M}_n \)、\( p \) は正の整数とする。\( A \) がブロック上三角形行列でA = \begin{pmatrix} A_{11} & A_{12} \\ 0...

2.4.問題322.4.P32\( A, B \in \mathbb{M}_n \)、\( C = AB - BA \) とする。なぜ\operatorname{tr} C \neq 0であることはありえないか説明せよ。特に、\( c \n...

2.4.問題312.4.P31\( A \in \mathbb{M}_n \) のすべての固有値がゼロであるならば、(2.4.3.2)を用いて \( A^n = 0 \) を証明せよ。