gram矩陣的性質 矩陣分析(九)Gram矩陣

2021-10-13 15:02:32 字數 2575 閱讀 8720

歐氏空間

$v$是$\mathbb$上的線性空間,定義對映

\sigma: v\times v \to \mathbb

對於$\alpha, \beta \in v$,將$\sigma(\alpha, \beta)$記為$\left$,若$\sigma$滿足:對稱性:$\left=\left$

(右)齊次性:$\left=k\left$

(右)可加性:$\left=\left+\left$

非負性:$\left≥0$,且$\left=0\leftrightarrow\alpha=0$

則稱$\sigma$為$v$上的(實)內積,當$v$是有限維時,稱其為歐氏空間($\mathbb^n$為標準歐氏空間)

實際上$\alpha$是乙個向量,$\beta$是乙個向量,$\left$表示向量$\alpha$與向量$\beta$的內積,結果是乙個實數

實內積的性質(左)齊次性:$\left=k\left$

(左)可加性:$\left=\left+\left$

$\left=k_1\left+···k_s\left$

$\left=k_1\left+···k_s\left$

復內積$v$是$\mathbb$上的線性空間,定義對映

\sigma: v\times v \to \mathbb

對於$\alpha, \beta \in v$,將$\sigma(\alpha, \beta)$記為$\left$,若$\sigma$滿足:共軛對稱性:$\left=\overline$

(右)齊次性:$\left=k\left$

(右)可加性:$\left=\left+\left$

非負性:$\left≥0$,且$\left=0\leftrightarrow\alpha=0$

則稱$\sigma$為$v$上的(復)內積,當$v$是有限維時,稱其為酉空間($\mathbb^n$為標準歐氏空間)

復內積的性質(左)齊次性:$\left=\bar\left$

(左)可加性:$\left=\left+\left$

$\left=\overline\left+···\overline\left$

$\left=k_1\left+···k_s\left$

線性組合的內積的矩陣表示

$\alpha_1,...,\alpha_s;\beta_1,...,\beta_t$是$\mathbb$上的內積空間$v$中的兩個向量組,則

\begin

\left\\

=(\overline,...,\overline)\begin\left&\cdots &\left\\ \vdots & \ddots &\vdots \\\left &\cdots & \left\end\beginl_1\\ \vdots \\ l_t\end

\end

gram矩陣

$\alpha_1,...,\alpha_s;\beta_1,...,\beta_t$是$\mathbb$上的內積空間$v$中的兩個向量組,則

\begin\left&\cdots &\left\\ \vdots & \ddots &\vdots \\\left &\cdots & \left\end

稱為$\alpha_1,...,\alpha_s;\beta_1,...,\beta_t$的協gram矩陣,記為$g(\alpha_1,...,\alpha_s;\beta_1,...,\beta_t)$

$\alpha_1,...,\alpha_s$是$\mathbb$上的內積空間$v$中的乙個向量組,則

\begin\left&\cdots &\left\\ \vdots & \ddots &\vdots \\\left &\cdots & \left\end

稱為$\alpha_1,...,\alpha_s$的gram矩陣,記為$g(\alpha_1,...,\alpha_s)$

$\alpha_1,...,\alpha_s$是$\mathbb^n$中的乙個向量組,記$a=(\alpha_1,...,\alpha_s)$,則

g(\alpha_1,...,\alpha_s)=a^ha

其中,$a^h=(\bar)^t=\overline$

$\alpha_1,...,\alpha_s$是$\mathbb^n$中的乙個向量組,記$a=(\alpha_1,...,\alpha_s)$,則

g(\alpha_1,...,\alpha_s)=a^ta

$\alpha_1,...,\alpha_s;\beta_1,...,\beta_t$是$\mathbb$上的內積空間$v$中的兩個向量組,如果$\alpha_1,...,\alpha_s$可由$\beta_1,...,\beta_t$線性表出,且

(\alpha_1,...,\alpha_s)=(\beta_1,...,\beta_t)a

則g(\alpha_1,...,\alpha_s)=a^hg(\beta_1,...,\beta_t)a

gram矩陣的性質$rank(g)=rank(\alpha_1,...,\alpha_s)$

hermite性:$g^h=g$

非負性:$\forall x\in \mathbb^s$,復二次型$x^hgx≥0$,並且$g$正定$\leftrightarrow \alpha_1,...,\alpha_s$線性無關

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