內積空間與伴隨算子
正(半)定算子
正算子是二次型從不為負的自伴算子 T:<T v, v> >= 0 對一切 v 成立。若對每個非零 v 嚴格成立,T 為正定;若可取到零,則為半正定。可把它想成一個總把向量至少部分推回向自身、絕不推向對側的算子。
若干等價條件值得作為一個整套記住:T 自伴且全部特徵值 >= 0;<T v, v> >= 0 對一切 v;T = S^* S 對某算子 S;以及 T 有唯一的正平方根 sqrt(T)(一個正算子 R 滿足 R^2 = T)。正是這個平方根讓你能對算子取誠實的幾何平均。
自伴性是定義的一部分,而非附贈:它保證 <T v, v> 為實,使不等式有意義,並交付實的、非負的譜。在座標下,這些恰是第一卷中的正(半)定埃爾米特或對稱矩陣,如今以不變的方式來看。
它們無處不在,因為平方就產生它們:任何 A^* A 都半正定(其特徵值是 A 的奇異值的平方),每個格拉姆矩陣都半正定,每個共變異數矩陣都半正定。正定性是某物源自平方和的代數簽名。
<T v, v> >= 0 for all v <=> T = T^* and all lambda >= 0 <=> T = S^* S
正定性的三副等價面孔:非負二次型、非負譜、以及 S^* S 形式的分解。
平方根確有大用:它給出極分解 T = U sqrt(T^* T),即把複數寫成(模)(相位)的算子類比。唯一性要求取正平方根——平方根有許多,非負的只有一個。
又稱
另見