雙線性型與二次型

埃爾米特型

埃爾米特型是在複數上做二次幾何的正確方式。它是半雙線性的——對一個變量線性、對另一個變量共軛線性——且共軛對稱:H(u, v) = H(v, u) 的共軛。標準複內積 sum x_i 乘 y_i 的共軛就是其原型。正是共軛挽救了正性:沒有它的樸素複「點積」不會給出實的、非負的長度。

共軛對稱自帶一份回報:H(v, v) 永遠是實數,儘管 H 一般取複值,因為 H(v,v) 等於它自身的共軛。這正是你要的,好讓 ||v||^2 = H(v, v) 成為一個合理的(實的)平方長度。用矩陣語言說,埃爾米特型為 H(u, v) = u^* A v,其中 A 是埃爾米特矩陣,A^* = A(共軛轉置等於自身),其對角元自動為實。

埃爾米特型有自己的一套慣性定律,是西爾維斯特定律的忠實翻版。埃爾米特矩陣合同於(現在經 A -> P^* A P)一個由 +1、-1、0 構成的對角陣,且計數 (p, q, z) 不變。所以「符號差」與「定性」原封不動地移植到複情形,而埃爾米特矩陣正定,恰當其所有特徵值——必然為實——都為正時。

可把埃爾米特視為對稱的複表親:對稱 : 實數 :: 埃爾米特 : 複數。譜定理升級為「每個埃爾米特矩陣都可酉對角化且特徵值為實」,主軸定理使用酉換基,而 Vol I 的內積、範數、正性機器悉數重現,只是在恰當處插入了共軛。它是量子力學的基礎,那裡可觀測量是埃爾米特算子。

A = [2, i; -i, 2], A^* = A, H(z, z) = 2|z_1|^2 + 2|z_2|^2 + i(z_1 conj(z_2) - conj(z_1) z_2)

一個埃爾米特矩陣:非對角元互為共軛,對角線為實,且 H(z,z) 為實。

埃爾米特是對稱的複類比:A^* = A,對角元與特徵值為實,且同樣的符號差/慣性/定性理論經合同 P^* A P 成立。

又稱
sesquilinear symmetric formHermitian inner product