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厄米矩阵


如果一个方阵自伴的,则称其为厄米矩阵。因此,一个厄米矩阵 A=(a_(ij)) 被定义为满足以下条件的矩阵:

 A=A^(H),
(1)

其中 A^(H) 表示共轭转置。这等价于以下条件:

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

其中 z^_ 表示复共轭。根据这个定义,厄米矩阵的对角元素 a_(ii) 都是实数(因为 a_(ii)=a^__(ii)),而其他元素可能是复数。

2×2 厄米矩阵的例子包括:

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

以及 泡利矩阵

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

3×3 厄米矩阵的例子包括:

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

整数实矩阵是厄米矩阵 当且仅当它是对称矩阵

可以使用 Wolfram 语言 测试矩阵 m 是否为厄米矩阵,使用方法如下:HermitianMatrixQ[m]。

厄米矩阵具有特征值,其特征向量构成酉基。对于实矩阵,厄米矩阵与对称矩阵相同。

任何非厄米矩阵 C 都可以表示为一个厄米矩阵和一个反厄米矩阵的和,使用方法如下:

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

U 为一个酉矩阵A 为一个厄米矩阵。则伴随相似变换为:

(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)

特定矩阵

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

其中 P_i泡利矩阵,有时被称为“the”厄米矩阵。


参见

伴随, 反厄米矩阵, 共轭转置, 厄米算符, 厄米部分, 正规矩阵, 泡利矩阵, 对称矩阵

使用 探索

参考文献

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

厄米矩阵

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "厄米矩阵。" 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/HermitianMatrix.html

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