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厄米矩陣


如果一個方陣自伴的,則稱其為厄米矩陣。因此,一個厄米矩陣 A=(a_(ij)) 被定義為滿足以下條件的矩陣:

 A=A^(H),
(1)

其中 A^(H) 表示共軛轉置。這等價於以下條件:

 a_(ij)=a^__(ji),
(2)

其中 z^_ 表示複共軛。根據這個定義,厄米矩陣的對角元素 a_(ii) 都是實數(因為 a_(ii)=a^__(ii)),而其他元素可能是複數。

2×2 厄米矩陣的例子包括:

 [1 -i; i 1],[2 -i; i 1]
(3)

以及 泡利矩陣

sigma_1=[0 1; 1 0]
(4)
sigma_2=[0 -i; i 0]
(5)
sigma_3=[1 0; 0 -1].
(6)

3×3 厄米矩陣的例子包括:

 [-1 1-2i 0; 1+2i 0 -i; 0 i 1],[1 1+i 2i; 1-i 5 -3; -2i -3 0].
(7)

整數實矩陣是厄米矩陣 當且僅當它是對稱矩陣

可以使用 Wolfram 語言 測試矩陣 m 是否為厄米矩陣,使用方法如下:HermitianMatrixQ[m]。

厄米矩陣具有特徵值,其特徵向量構成酉基。對於實矩陣,厄米矩陣與對稱矩陣相同。

任何非厄米矩陣 C 都可以表示為一個厄米矩陣和一個反厄米矩陣的和,使用方法如下:

 C=1/2(C+C^(H))+1/2(C-C^(H)).
(8)

U 為一個酉矩陣A 為一個厄米矩陣。則伴隨相似變換為:

(UAU^(-1))^(H)=[(UA)(U^(-1))]^(H)
(9)
=(U^(-1))^(H)(UA)^(H)
(10)
=(U^H)^(H)(A^(H)U^(H))
(11)
=UAU^(H)
(12)
=UAU^(-1).
(13)

特定矩陣

H(x,y,z)=[z x-iy; x+iy -z]
(14)
=xP_1+yP_2+zP_3,
(15)

其中 P_i泡利矩陣,有時被稱為“the”厄米矩陣。


參見

伴隨, 反厄米矩陣, 共軛轉置, 厄米算符, 厄米部分, 正規矩陣, 泡利矩陣, 對稱矩陣

使用 探索

參考文獻

Arfken, G. "Hermitian Matrices, Unitary Matrices." §4.5 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 209-217, 1985.Ayres, F. Jr. Schaum's Outline of Theory and Problems of Matrices. New York: Schaum, pp. 13 and 117-118, 1962.

在 上被引用

厄米矩陣

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "厄米矩陣。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/HermitianMatrix.html

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