双线性型与二次型
埃尔米特型
埃尔米特型是在复数上做二次几何的正确方式。它是半双线性的——对一个变量线性、对另一个变量共轭线性——且共轭对称:H(u, v) = H(v, u) 的共轭。标准复内积 sum x_i 乘 y_i 的共轭就是其原型。正是共轭挽救了正性:没有它的朴素复“点积”不会给出实的、非负的长度。
共轭对称自带一份回报:H(v, v) 永远是实数,尽管 H 一般取复值,因为 H(v,v) 等于它自身的共轭。这正是你要的,好让 ||v||^2 = H(v, v) 成为一个合理的(实的)平方长度。用矩阵语言说,埃尔米特型为 H(u, v) = u^* A v,其中 A 是埃尔米特矩阵,A^* = A(共轭转置等于自身),其对角元自动为实。
埃尔米特型有自己的一套惯性定律,是西尔维斯特定律的忠实翻版。埃尔米特矩阵合同于(现在经 A -> P^* A P)一个由 +1、-1、0 构成的对角阵,且计数 (p, q, z) 不变。所以“符号差”与“定性”原封不动地移植到复情形,而埃尔米特矩阵正定,恰当其所有特征值——必然为实——都为正时。
可把埃尔米特视为对称的复表亲:对称 : 实数 :: 埃尔米特 : 复数。谱定理升级为“每个埃尔米特矩阵都可酉对角化且特征值为实”,主轴定理使用酉换基,而 Vol I 的内积、范数、正性机器悉数重现,只是在恰当处插入了共轭。它是量子力学的基础,那里可观测量是埃尔米特算子。
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)
一个埃尔米特矩阵:非对角元互为共轭,对角线为实,且 H(z,z) 为实。
埃尔米特是对称的复类比:A^* = A,对角元与特征值为实,且同样的符号差/惯性/定性理论经合同 P^* A P 成立。
又称
另见