主題
Search

反對稱矩陣


反對稱矩陣,也稱為斜對稱或反度量矩陣,是一個方陣,它滿足以下恆等式

 A=-A^(T)
(1)

其中 A^(T) 是矩陣的轉置。 例如,

 A=[0 -1; 1 0]
(2)

是反對稱的。

可以使用 Wolfram 語言測試矩陣 m 是否為反對稱矩陣,使用AntisymmetricMatrixQ[m]。

在分量表示法中,這變為

 a_(ij)=-a_(ji).
(3)

k=i=j,要求變為

 a_(kk)=-a_(kk),
(4)

因此,反對稱矩陣的對角線上必須為零。 一般的 3×3 反對稱矩陣是以下形式

 [0 a_(12) a_(13); -a_(12) 0 a_(23); -a_(13) -a_(23) 0].
(5)

對反對稱條件的兩邊應用 A^(-1) 得到

 -A^(-1)A^(T)=I.
(6)

任何方陣都可以表示為對稱反對稱部分之和。 寫成

 A=1/2(A+A^(T))+1/2(A-A^(T)).
(7)

但是

 A=[a_(11) a_(12) ... a_(1n); a_(21) a_(22) ... a_(2n); | | ... |; a_(n1) a_(n2) ... a_(nn)]
(8)
 A^(T)=[a_(11) a_(21) ... a_(n1); a_(12) a_(22) ... a_(n2); | | ... |; a_(1n) a_(2n) ... a_(nn)],
(9)

所以

 A+A^(T)=[2a_(11) a_(12)+a_(21) ... a_(1n)+a_(n1); a_(12)+a_(21) 2a_(22) ... a_(2n)+a_(n2); | | ... |; a_(1n)+a_(n1) a_(2n)+a_(n2) ... 2a_(nn)],
(10)

這是對稱的,並且

 A-A^(T)=[0 a_(12)-a_(21) ... a_(1n)-a_(n1); -(a_(12)-a_(21)) 0 ... a_(2n)-a_(n2); | | ... |; -(a_(1n)-a_(n1)) -(a_(2n)-a_(n2)) ... 0],
(11)

這是反對稱的。

所有奇數維的 n×n 反對稱矩陣都是奇異的。 這源於以下事實:

 A^(T)=-A.
(12)

因此,根據行列式的性質,

det(A^(T))=det(-A)
(13)
=(-1)^ndet(A).
(14)

因此,如果 n 是奇數,則

 det(-A)=-det(A)=0,
(15)

因此證明了所有奇數維的反對稱矩陣都是奇異的。

n×n 反對稱矩陣的集合表示為 o(n)o(n) 是一個向量空間,並且兩個反對稱矩陣的交換子

 [A,B]=AB-BA
(16)

是反對稱的。 因此,反對稱矩陣是李代數,它與正交矩陣李群相關。 特別地,假設 A(t) 是透過 A(0)=I 的正交矩陣路徑,即對於所有 A(t)A^(T)(t)=I t。 兩邊的 導數t=0 處必須相等,因此 dA/dt(0)+dA^(T)/dt(0)=0。 也就是說,A(t) 在單位矩陣處的導數必須是反對稱矩陣。

反對稱矩陣的指數對映是一個正交矩陣


另請參閱

反埃爾米特矩陣, 反對稱部分, 雙對稱矩陣, 對角矩陣, 漢克爾矩陣, 對稱矩陣, 轉置

此條目的部分內容由 Todd Rowland 貢獻

使用 探索

請這樣引用

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. “反對稱矩陣。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/AntisymmetricMatrix.html

主題分類