内积空间与伴随算子
正(半)定算子
正算子是二次型从不为负的自伴算子 T:<T v, v> >= 0 对一切 v 成立。若对每个非零 v 严格成立,T 为正定;若可取到零,则为半正定。可把它想成一个总把向量至少部分推回向自身、绝不推向对侧的算子。
若干等价条件值得作为一个整套记住:T 自伴且全部特征值 >= 0;<T v, v> >= 0 对一切 v;T = S^* S 对某算子 S;以及 T 有唯一的正平方根 sqrt(T)(一个正算子 R 满足 R^2 = T)。正是这个平方根让你能对算子取诚实的几何平均。
自伴性是定义的一部分,而非附赠:它保证 <T v, v> 为实,使不等式有意义,并交付实的、非负的谱。在坐标下,这些恰是第一卷中的正(半)定埃尔米特或对称矩阵,如今以不变的方式来看。
它们无处不在,因为平方就产生它们:任何 A^* A 都半正定(其特征值是 A 的奇异值的平方),每个格拉姆矩阵都半正定,每个协方差矩阵都半正定。正定性是某物源自平方和的代数签名。
<T v, v> >= 0 for all v <=> T = T^* and all lambda >= 0 <=> T = S^* S
正定性的三副等价面孔:非负二次型、非负谱、以及 S^* S 形式的分解。
平方根确有大用:它给出极分解 T = U sqrt(T^* T),即把复数写成(模)(相位)的算子类比。唯一性要求取正平方根——平方根有许多,非负的只有一个。
又称
另见