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引理2的详细推演

已有 1026 次阅读 2019-11-21 22:53 |个人分类:大学观察|系统分类:科研笔记

[按:下文是发给自己的邮件, 标题是新拟的。] 


介绍: 昨天没做出证明, 头脑中浮现出“北野趴”的姿势
*。偷看了原作的证明, 现凭记忆推演一番, 权作温习。

.

引理2: A 的自差连积Λ(i) 与 A 跟 Mj 的互差连积Λ(i,j) 相差一个倍数 αij:=|vij|^2.

---- 原作证明的窍门:

a). 固定 i = n, j = 1. 美其名曰: 不失一般性.

b). 利用引理1.

.

  证明的详细推演.

Step1.

---- 引理1的主角, 其特征值之一为零.

---- 这提示 A 该往引理1的主角上靠.

---- 为此, 考虑 A - λiE

---- 不难看出, 该新矩阵的第 i 个特征值为零.

---- 事实上, 对 A 做对角化:

V*AV = D ==> V*(A - λiE)V = D - λiE := Di.

其中 Di 的第 i 个特征值为零. 此处取 i = n.

---- 另一方面, Mj 是 A 的子阵 ==>

运算 A - λiE 也会作用到Mj上, 即 Mj 变为 Mj - λiE.

.

Step2.

---- 将 A - λiE 当作 新的 AMj - λiE 当作 新的 Mj.

---- 将“亏缺引理”(即 引理1), 用到新的 A 和 Mj:

即: |det(亏 vn)|^2·缺值 = 亏值. (&)

---- 不难看出, (新A的)缺值 = Πk(A)- λi(A)).

注: 右端出现的是原来的A.

---- 对照最终公式, 希望:

---- (新A的)亏值 = Πk(Mj) - λi(A)).          (#1)

注: 右端出现的是原来的 Mj 和 A.

---- |det(亏 vn)|^2 = |vij|^2.(取 i =n, j = 1).  (#2)

.

Step3.

现在需要设计“亏”, 使 (#1) 和 (#2) 都成立.

---- 从 (#2) 的左端入手, 希望

---- det(亏 vn) = vij. (取 i =n, j = 1).

如何设计“亏”? 

................................(0)

---- 原作技巧:  亏 = (E).

下方是 n-1阶的单位阵, 上方放一行零.

---- 这样, det(亏 vn) 按第一行展开.

即: det(亏 vn) = (-1)^{1+i}·vij.

---- 于是 |det(亏 vn)|^2 = |vij|^2 (i =n, j = 1).

.

Step4.

须验证“亏”的设计符合 (#1).

---- 左端: (新A的)亏值 = det (亏* A 亏).

注: 右端的 A 是新的.

​---- 将设计的 “亏” 代入:

..............................(0)

亏* A 亏 = (0 E) A (E) 

.........................(*   *) (0)

..............=(0 E) (*  Mj) (E) 

............................(0)

..............=(*  Mj) (E) 

..............= Mj            

其中 Mj 是新的, j = 1.

---- 于是, 亏值 = det(亏* A 亏) = det(Mj) = Πk(Mj) - λi(A)).

注: det(Mj) 中的 Mj 是新的, 最右端的 Mj 和 A 是原来的. . 

.

附: det(Mj) 的详细计算.

---- 新的 Mj 就是 Mj - λiE.

---- 对原来的 Mj 对角化:

U*MjU = Nj. 其中 Nj 是对角阵 diag(...λk(Mj)...).

---- 于是, U*(Mj - λiE)U = diag(...λk(Mj) - λi...)

---- 两边取行列式: det(Mj) = Πk(Mj) - λi(A))

注: 如前, det(Mj) 中的 Mj 是新的.

.

评论: 三个绿色的式子代入(&)式, 就变成了引理2的公式.

---- 原作把引理2 处理成了 引理1的特例.

---- 引理1或是此文的新结果(Cauchy-Binet type formula).

.

小结: 详细推演了引理2的证明.



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2 郑永军 伍赛特

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