7.2.8系：エルミート行列の正定値性と合同エルミート行列 \( A \) が正定値であることと、\( A \) が単位行列に ∗合同（スター合同）であることは同値である。証明これは定理 (7.2.7) の単なる言い換えである。演習\( A...

7.2.7定理：半正定値行列の因数分解と階数の関係\( A \in M_n \) がエルミート行列であるとする。(a) \( A \) が半正定値であることと、ある \( B \in M_{m,n} \) が存在してA = B^{*} Bが...

7.2.6定理：半正定値エルミート行列の k 乗根\( A \in M_n \) がエルミートかつ半正定値であるとし、\( r = \operatorname{rank} A \)、および \( k \in \{2, 3, \ldots\}...

7.2.5定理（シルベスターの判定法）\( A \in M_n \) がエルミート行列であるとする。このとき、次のことが成り立つ。(a) もし \( A \) のすべての主小行列式（\(\det A\) を含む）が非負であるならば、\( A...

7.2.4 系：エルミート行列の特性多項式による半正定値の判定\( A \in M_n \) がエルミート行列であり、その特性多項式がp_A(t) = a_n t^n + a_{n-1} t^{n-1} + \cdots + a_{n-m}...

7.2.3半正定値行列の性質とゲルシュゴリンの定理による判定もしすべての \( i = 1, 2, \ldots, n \) に対して \( a_{ii} \gt 0 \) であるならば、行列 \( A \) は正定値である。証明これは (...

7.2.2　半正定値行列の累乗も半正定値であるもし \( A \in M_n \) が半正定値であるならば、各 \( k = 1, 2, \ldots \) に対して \( A^k \) もまた半正定値である。証明行列 \( A \) の固...

7.2.1 正定値および半正定値行列の固有値による特徴付け定理 7.2.1. エルミート行列は、そのすべての固有値が非負である場合に限り半正定値である。また、そのすべての固有値が正である場合に限り正定値である。演習. 前記の定理から、非特異...

7.1.問題30問題 7.1.P30　 \( A \in M_n \) の Hermitian 部分が正定値であるとする。このとき \(A^{-*}A\) がユニタリ行列に相似であること、および\( I + A^{-*}A \)が正則である...

7.1.問題29問題 7.1.P29\( A = H_1 + i K_1, B = H_2 + i K_2 \in M_n \) とし、\(H_1, H_2, K_1, K_2\) は Hermitian、かつ \(H_1, H_2\) は...

7.1.問題28問題 7.1.P28　 これは (4.5.P21) の続きである。\( A \in M_n \) を半正定値とし、次のように分割する：A = \begin{bmatrix} B & C \\ C^* & D \end{bma...

7.1.問題27問題 7.1.P27\( A, B \in M_n \) が半正定値であり、部分集合 \( \alpha \subset \{1,\dots,n\} \) を考える。(a) なぜ各 k = 1,2,... に対して \(\m...

7.1.問題26問題 7.1.P26　 \( A \in M_n \) の Hermitian 部分 \( H(A) \) が半正定値であり、かつ \(\mathrm{rank}\,A = \mathrm{rank}\,H(A)\) である...

7.1.問題25問題 7.1.P25　 \( A \in M_n \) が半正定値であり、\( n = km \) とする。行列 \( A \) を k×k のブロック行列A = _{i,j=1}^{k}として、各ブロックは \(m×m\)...

7.1.問題24問題 7.1.P24　 行列A = \begin{bmatrix} A_{11} & A_{12} \\ A_{12}^* & A_{22} \end{bmatrix} \in M_nが半正定値であるとする。式 (7.1.1...

7.1.問題23問題 7.1.P23　 行列A = \begin{bmatrix} 1 & -2 \\ 2 & 1 \end{bmatrix}を考える。Hermitian 部分 \( H(A) \) が正定値であることを示せ。したがって、式...

7.1.問題22問題 7.1.P22　 \( A \in M_n \) が半正定値 Hermitian 部分 \( H(A) \) をもつとする。もし \( H(A^2) \) が半正定値ならば、\( \mathrm{rank}\,A = ...

7.1.問題21問題 7.1.P21\( A \in M_n \) が半正定値 Hermitian 部分をもつとする。(a) 任意の正則行列 \( S \in M_n \) に対して \( SAS^* \) も同様の性質をもつことを説明せよ...

7.1.問題20問題 7.1.P20　すべての連続複素値関数 \( f \) に対して次が成り立つことを示せ。\int_0^N \int_0^N \min\{s, t\} \, \overline{f(s)} f(t) \, ds dt= ...

7.1.問題19問題 7.1.P19　 前問の結果と極限の議論を用いて、カーネルK(s, t) = \min\{s, t\}が任意の \( N \gt 0 \) に対して区間 \(\) 上で半正定値であることを示せ。すなわち、すべての連続複...

7.1.問題18問題 7.1.P18　 (a) \( 0 \lt \alpha_1 \lt \cdots \lt \alpha_n \) とし、A = _{i,j=1}^nとおく。このとき次が成り立つことを示せ。A = \alpha_1 J...

7.1.問題17問題 7.1.P17　 \( J_n \) を \( n \times n \) のすべての要素が 1 の行列とする（式 (0.2.8) を参照）。次を示せ。x^* J_n x = |x_1 + \cdots + x_n|^...

7.1.問題16問題 7.1.P16　 \( \lambda_1, \dots, \lambda_n \in \mathbb{C} \) が与えられ、すべての \( j = 1, \dots, n \) に対して \(\mathrm{Re}...

7.1.問題15問題 7.1.P15　 \( f \) が正定値関数であり、ある正の実数 \( \tau \) に対して \( f(\tau) = f(0) \) が成り立つとする。このとき、\( f \) が周期 \( \tau \) を...

7.1.問題14問題 7.1.P14　 \( A \in M_n \) が半正定値行列であり、次の拡張行列（ボーダー行列）B = \begin{bmatrix}A & y \\y^* & \alpha\end{bmatrix}が半正定値であ...

7.1.問題13問題 7.1.P13　 (a) \( f \) が正定値関数であるとき、複素共役関数 \( \overline{f} \) および実部 \( \tfrac{1}{2}(f + \overline{f}) = \mathrm{...

7.1.問題12問題 7.1.P12　 \( g \) が非負かつ可積分な関数であるとする。このとき、f(t) = \int_{-\infty}^{\infty} e^{its} g(s) \, dsが正定値関数であることを示せ。次の関数が...

7.1.問題11問題 7.1.P11　\( \sin t \) は正定値関数であるか？

7.1.問題10問題 7.1.P10　\( \cos t \) が正定値関数であることを証明せよ。