5 votos

¿Hay una buena manera de definir el "máximo" de dos formas cuadráticas?

Supongamos que tengo dos formas cuadráticas en $\mathbb R^n$, representado como matrices simétricas $A$ $B$ en la forma habitual. Estoy interesado en la aproximación de la función de $x \mapsto \max(x^TAx, x^TBx)$, mientras que el restante en el espacio de formas cuadráticas.

Hay una buena manera de definir un "máximo" de la operación sobre matrices simétricas, de tal manera que $C = \max(A,B)$ si $C$ es, en cierto sentido, el "más pequeño" simétrica matriz de satisfacciones $x^TCx \ge x^TAx$ $x^TCx \ge x^TBx$ para todos los vectores $x$?

He intencionalmente dejado de la noción de la "más pequeño" de la matriz $C$ indefinido, como voy a aceptar cualquier formalización que permita su solución elegante expresa y/o fácil de calcular. Una posibilidad es la de minimizar la huella de $C$. Otra, si nos limitamos a positivo semidefinite matrices, es la minimización de una conveniente matriz de la norma.

En cualquier caso, $\max$ sin duda debe ser conmutativa, y debe satisfacer $\max(A,A) = A$. También, si $A$ $B$ comparten los mismos vectores propios, con autovalores $\lambda_i$ $\mu_i$ respectivamente, entonces parece natural que las $\max(A,B)$ también debe tener los vectores propios de la misma, y autovalores $\max(\lambda_i,\mu_i)$. Más allá de eso, realmente no puedo decir.

5voto

Davide Giraudo Puntos 95813

Que $P$ una matriz ortogonal tal que $P^T(B-A)P=\operatorname{diag}(\alpha_1,\ldots,\alpha_n)$. Entendemos por $|B-A|$ la matriz tal que $P^T|B-A|P=\operatorname{diag}(|\alpha_1|,\ldots,|\alpha_n|)$, es decir, $|B-A|=P\operatorname{diag}(|\alpha_1|,\ldots,|\alpha_n|)P^T$. Ponemos $\max(A,B):=\frac 12\left(A+B+|A-B|\right)$. Entonces tenemos un % fijo $x\in\mathbb R^n$:\begin{align*} x^T\max(A,B)x-x^TAx&=\frac 12x^T(B-A+|A-B|)x\\ &=\frac 12x^T(P\operatorname{diag}(\alpha_1,\ldots,\alpha_n)P^T+P\operatorname{diag}(|\alpha_1|,\ldots,|\alpha_n|)P^T)x\\ &=\frac 12(P^Tx)^T(\operatorname{diag}(\alpha_1,\ldots,\alpha_n)+\operatorname{diag}(|\alpha_1|,\ldots,|\alpha_n|))P^Tx\\ &\geq 0 \end{align*} $\operatorname{diag}(\alpha_1+|\alpha_1|,\ldots,\alpha_n+|\alpha_n|)$ es positivo semidefinite. Por el mismo camino $$x^T\max(A,B)x-x^TBx=\frac 12(P^Tx)^T(\operatorname{diag}(-\alpha_1,\ldots,-\alpha_n)+\operatorname{diag}(|\alpha_1|,\ldots,|\alpha_n|))P^Tx\geq 0.$ $

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X