線形代数/線型代数 5
［問題］
実数成分からなる n 次正方行列 A と x∈R^n が，
||A^k x||=1 (k=0,1,...,n)
を満たすとする（||・|| はユークリッドノルムを表す）。
このとき，
||A^k x||=1 (∀k≧0)
が成り立つと言えるか。
実数成分からなる n 次正方行列 A と x∈R^n が，
||A^k x||=1 (k=0,1,...,n)
を満たすとする（||・|| はユークリッドノルムを表す）。
このとき，
||A^k x||=1 (∀k≧0)
が成り立つと言えるか。
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791 ：１３２人目の素数さん：2009/03/08(日) 00:09:46
792 ：１３２人目の素数さん：2009/03/08(日) 18:43:13
>>790
任意の n次実正方行列Aが、ある n次正規直交行列Pと n次上三角行列Λを用いて
A=PΛP^T と分解できる（？何分解？）とすれば、下記のようになると私は思った。
k=0,1,…,nについて、||A^k x|| = x^T (A^T)^k A^k x = p_x^T (Λ^T)^k Λ^k p_x
（？(Λ^T)^k Λ^k = (Λ^T Λ)^k か？） = p_x^T (Λ^T Λ)^k p_x = 1 となる場合は、
Λ^T Λ = E（n次単位行列）でなければならない？（P x = p_x と書いた）
よって、0を含む任意の自然数 kについて、||A^k x|| = p_x^T (Λ^T Λ)^k p_x = p_x^T p_x = 1となる。
…？Aの固有値（特異値）が全部1になるってことすかね？まだn=2のときとか ちゃんと計算とかはしてないですが…
任意の n次実正方行列Aが、ある n次正規直交行列Pと n次上三角行列Λを用いて
A=PΛP^T と分解できる（？何分解？）とすれば、下記のようになると私は思った。
k=0,1,…,nについて、||A^k x|| = x^T (A^T)^k A^k x = p_x^T (Λ^T)^k Λ^k p_x
（？(Λ^T)^k Λ^k = (Λ^T Λ)^k か？） = p_x^T (Λ^T Λ)^k p_x = 1 となる場合は、
Λ^T Λ = E（n次単位行列）でなければならない？（P x = p_x と書いた）
よって、0を含む任意の自然数 kについて、||A^k x|| = p_x^T (Λ^T Λ)^k p_x = p_x^T p_x = 1となる。
…？Aの固有値（特異値）が全部1になるってことすかね？まだn=2のときとか ちゃんと計算とかはしてないですが…
793 ：１３２人目の素数さん：2009/03/08(日) 19:48:33
>>792
(Λ^T)^k Λ^k = (Λ^T Λ)^k は一般には成り立たない
(Λ^T)^k Λ^k = (Λ^T Λ)^k は一般には成り立たない
>>793 まじか… ほんとだ、納得しました… ありがとう！
792は全然違いそうなので、||A^k x||=1 (k=0,1,...,n) という場合なら全て
単位ベクトルxを 回転だけする変換行列A だと言えるのか 考えてみます。
792は全然違いそうなので、||A^k x||=1 (k=0,1,...,n) という場合なら全て
単位ベクトルxを 回転だけする変換行列A だと言えるのか 考えてみます。
796 ： ◆BhMath2chk ：2009/03/11(水) 00:00:02
Ａ＝［［０，３／５］，［１，４／５］］。
ｘ＝［［１］，［０］］。
ｘ＝［［１］，［０］］。