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相似变换


术语“相似变换”用于指代几何相似性,或指代产生相似性的矩阵变换。

相似变换是一种共形映射,其变换矩阵 A^' 可以写成以下形式

 A^'=BAB^(-1),
(1)

其中 AA^' 被称为相似矩阵(Golub and Van Loan 1996, p. 311)。相似变换将空间中的对象转换为相似的对象。相似变换和自相似的概念是分形迭代函数系统的重要基础。

矩阵相似变换的行列式等于原始矩阵的行列式

|BAB^(-1)|=|B||A||B^(-1)|
(2)
=|B||A|1/(|B|)
(3)
=|A|.
(4)

相似变换的行列式减去单位矩阵的倍数由下式给出

|B^(-1)AB-lambdaI|=|B^(-1)AB-B^(-1)lambdaIB|
(5)
=|B^(-1)(A-lambdaI)B|
(6)
=|B^(-1)||A-lambdaI||B|
(7)
=|A-lambdaI|.
(8)

如果 A 是一个反对称矩阵 (a_(ij)=-a_(ji)) 并且 B 是一个正交矩阵 ((b^(-1))_(ij)=b_(ji)),那么相似变换的矩阵

 C=BAB^(-1)
(9)

本身也是反对称的,即 C=-C^(T)。这可以通过使用矩阵乘法的指标符号得出,如下所示

(bab^(-1))_(ij)=b_(ik)a_(kl)b_(lj)^(-1)
(10)
=-b_(ki)^(-1)a_(lk)b_(jl)
(11)
=-b_(jl)a_(lk)b_(ki)^(-1)
(12)
=-(bab^(-1))_(ji).
(13)

这里,方程 (10) 来自矩阵乘法的定义,(11) 使用了 A 的反对称性和 B 的正交性,(12) 是 (11) 的重排,因为标量乘法是可交换的,(13) 再次来自矩阵乘法的定义。

G 的子群 H 通过固定元素 xG 中但不在 H 中的相似变换总是得到一个子群 (Arfken 1985, p. 242)。


另请参阅

仿射变换, 共形映射, 行列式, 扩张, 迭代函数系统, 正规子群, 相似矩阵, 相似性

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参考文献

Arfken, G. Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, 1985.Croft, H. T.; Falconer, K. J.; and Guy, R. K. Unsolved Problems in Geometry. New York: Springer-Verlag, p. 3, 1991.Golub, G. H. and Van Loan, C. F. Matrix Computations, 3rd ed. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, p. 311, 1996.Lauwerier, H. Fractals: Endlessly Repeated Geometric Figures. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 83-103, 1991.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

相似变换

请引用为

Weisstein, Eric W. "Similarity Transformation." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SimilarityTransformation.html

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