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Es cualquier producto interior dado por...

Es cierto que cualquier producto interior $\langle \cdot, \cdot \rangle : V \times V \to \mathbb{C}$ está dado por $$\langle \boldsymbol{x}, \boldsymbol{y} \rangle = \boldsymbol{x}^T \boldsymbol{M} \boldsymbol{\bar{y}}$$ where $\boldsymbol{M}$ is a positive definite, hermitian matrix, $\boldsymbol{x}, \boldsymbol{y} \in V$?

Es cierto que cualquier producto interior también está dada por $$\langle \boldsymbol{x}, \boldsymbol{y} \rangle = \boldsymbol{y}^* \boldsymbol{M} \boldsymbol{x}$$ where $\boldsymbol{x}^*$ denotes the conjugate transpose of $\boldsymbol{x}$?

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icurays1 Puntos 9121

La respuesta a la primera pregunta es sí.

Deje $V$ ser finito dimensionales complejo espacio vectorial, y deje $\langle\cdot,\cdot\rangle:V\times V\rightarrow\Bbb{C}$ ser un producto interior. Fijar una base $\{e_1,\ldots,e_n\}$, por lo que para cualquier par de vectores $u,v\in V$, tenemos

$$ \langle u,v\rangle=\left\langle\sum_{j=1}^n\alpha_je_j,\sum_{k=1}^n\beta_ke_k\right\rangle=\sum_{j=1}^n\sum_{k=1}^n\alpha_j\bar{\beta}_j\langle e_j,e_k\rangle $$

Así que si definimos $M=(M_{ij})_{n\times n}=(\langle e_i,e_j\rangle)_{n\times n}$, tenemos exactamente la expresión

$$ \langle u,v\rangle = u^\intercal M \bar{v} $$

como se desee. Es fácil comprobar que $M$ es Hermitian - esto se desprende de conjugar la simetría del producto interior: $\overline{\langle x,y\rangle}=\langle y,x\rangle$. Positiva la definición de la siguiente manera a partir de la positividad del producto interior - $\langle x,x\rangle>0$ todos los $x\in V\backslash\{0\}$.

Para la segunda afirmación, basta para mostrar la identidad $x^\intercal M \bar{y}=y^*\overline{M} x$. Esto es sencillo:

$$ x^\intercal M\bar{y}=\sum_j\alpha_j\sum_kM_{jk}\bar{\beta}_k=\sum_k\bar{\beta}_k\sum_jM_{jk}\alpha_j=y^*\overline{M}x $$

Aviso de curso que debemos, a continuación, utilizar la matriz de $\overline{M}$, es decir, la misma matriz que no funciona. (Gracias a @user1551 para señalar esto)

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DonAntonio Puntos 104482

Se pone aún mejor...de la omi, mucho mejor: si usted tiene un ortonormales base $\,\{u_1,...,u_n\}\,$ , entonces el producto interior está dada por la muy simple fórmula

$$x=\sum_{k=1}^nx_iu_i\,\,,\,\,y=\sum_{k=1}^ny_iu_i\,\,\,,\,\,x_i,y_i\in\Bbb C\Longrightarrow\langle\,x\,,\,y\,\rangle=\sum_{i=1}^nx_i\overline y_i$$

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