克羅內克積
克羅內克積 A (x) B 是把兩個線性映射的張量積實現出來的那個具體矩陣。若 A 是 m 列 n 行、B 是 p 列 q 行,則 A (x) B 是 (m*p) 列 (n*q) 行的分塊矩陣,其第 (i,j) 塊是純量 A[i,j] 乘以整個矩陣 B。它是 (x) 的座標面:選定基,算子的抽象張量積就變成這個顯式的大矩陣。
它的代數乾淨俐落,值得記牢。它是雙線性的、結合的,混合乘積按塊相乘 (A (x) B)(C (x) D) = (A*C) (x) (B*D),轉置可分配:(A (x) B)^T = A^T (x) B^T。由混合乘積規則可得逆:(A (x) B)^-1 = A^-1 (x) B^-1,毫無意外。
譜按乘性結合。若 A 有特徵值 lambda_i、B 有特徵值 mu_j,則 A (x) B 對所有配對有特徵值 lambda_i * mu_j,奇異值也以同樣方式相乘。這是 dim(V (x) W) = dim V * dim W 這一事實在矩陣上的影子,也解釋了為何克羅內克結構能讓龐大問題變得可處理。
它的主力恆等式把矩陣與向量聯繫起來:vec(A*X*B) = (B^T (x) A) * vec(X),其中 vec 把矩陣各行堆成一根長向量。這把線性矩陣方程 A*X + X*B = C(西爾維斯特方程)轉化為關於 vec(X) 的普通線性系統,也是控制論與數值偏微分方程求解器處理此類方程的支柱。
克羅內克積把 A 的每個元素替換為該元素乘以整個矩陣 B。
次序要緊:A (x) B 一般不等於 B (x) A,儘管二者通過列行的一個置換(「完美洗牌」)相關聯。而對 n 階 A 與 p 階 B,有 det(A (x) B) = det(A)^p * det(B)^n,這同樣來自特徵值相乘。