主题
Search

反对称矩阵


反对称矩阵,也称为斜对称或反度量矩阵,是一个方阵,它满足以下恒等式

 A=-A^(T)
(1)

其中 A^(T) 是矩阵的转置。 例如,

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

是反对称的。

可以使用 Wolfram 语言测试矩阵 m 是否为反对称矩阵,使用AntisymmetricMatrixQ[m]。

在分量表示法中,这变为

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

k=i=j,要求变为

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

因此,反对称矩阵的对角线上必须为零。 一般的 3×3 反对称矩阵是以下形式

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

对反对称条件的两边应用 A^(-1) 得到

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

任何方阵都可以表示为对称反对称部分之和。 写成

 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)

这是对称的,并且

 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)

这是反对称的。

所有奇数维的 n×n 反对称矩阵都是奇异的。 这源于以下事实:

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

因此,根据行列式的性质,

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

因此,如果 n 是奇数,则

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

因此证明了所有奇数维的反对称矩阵都是奇异的。

n×n 反对称矩阵的集合表示为 o(n)o(n) 是一个向量空间,并且两个反对称矩阵的交换子

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

是反对称的。 因此,反对称矩阵是李代数,它与正交矩阵李群相关。 特别地,假设 A(t) 是通过 A(0)=I 的正交矩阵路径,即对于所有 A(t)A^(T)(t)=I t。 两边的 导数t=0 处必须相等,因此 dA/dt(0)+dA^(T)/dt(0)=0。 也就是说,A(t) 在单位矩阵处的导数必须是反对称矩阵。

反对称矩阵的指数映射是一个正交矩阵


另请参阅

反埃尔米特矩阵, 反对称部分, 双对称矩阵, 对角矩阵, 汉克尔矩阵, 对称矩阵, 转置

此条目的部分内容由 Todd Rowland 贡献

使用 Wolfram|Alpha 探索

请这样引用

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. “反对称矩阵。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/AntisymmetricMatrix.html

主题分类