対称ブロック分けのトーレス
対称ブロック分けのトーレス
対称ブロック分けのトーレスは次のようになる。
\[ \tr\left(\begin{array}{cccc} A_{1,1} & A_{1,2} & \cdots & A_{1,p}\\ A_{2,1} & A_{2,2} & \ddots & A_{2,p}\\ \vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\ A_{p,1} & A_{p,2} & \cdots & A_{p,p} \end{array}\right)=\sum_{k=1}^{p}\tr\left(A_{k,k}\right) \]
対称ブロック分けのトーレスは次のようになる。
\[ \tr\left(\begin{array}{cccc} A_{1,1} & A_{1,2} & \cdots & A_{1,p}\\ A_{2,1} & A_{2,2} & \ddots & A_{2,p}\\ \vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\ A_{p,1} & A_{p,2} & \cdots & A_{p,p} \end{array}\right)=\sum_{k=1}^{p}\tr\left(A_{k,k}\right) \]
\begin{align*}
\tr\left(\begin{array}{ccc}
1 & 2 & 3\\
4 & 5 & 6\\
7 & 8 & 9
\end{array}\right) & =\tr\left(\begin{array}{c|cc}
1 & 2 & 3\\
\hline 4 & 5 & 6\\
7 & 8 & 9
\end{array}\right)\\
& =\tr\left(1\right)+\tr\left(\begin{array}{cc}
5 & 6\\
8 & 9
\end{array}\right)\\
& =1+5+9\\
& =15
\end{align*}
\[
A=\left(\begin{array}{cccc}
A_{1,1} & A_{1,2} & \cdots & A_{1,p}\\
A_{2,1} & A_{2,2} & \ddots & A_{2,p}\\
\vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\
A_{p,1} & A_{p,2} & \cdots & A_{p,p}
\end{array}\right)
\]
として対称ブロック分け\(A\)の型を\(\left(n_{1},n_{2},\cdots,n_{p};n_{1},n_{2},\cdots,n_{p}\right)\)とする。
\begin{align*} \tr\left(\begin{array}{cccc} A_{1,1} & A_{1,2} & \cdots & A_{1,p}\\ A_{2,1} & A_{2,2} & \ddots & A_{2,p}\\ \vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\ A_{p,1} & A_{p,2} & \cdots & A_{p,p} \end{array}\right) & =\sum_{k=1}^{n_{1}+n_{2}+\cdots+n_{p}}\left(A\right)_{k,k}\\ & =\sum_{k=1}^{n_{1}}\left(A\right)_{k,k}+\sum_{k=n_{1}+1}^{n_{1}+n_{2}}\left(A\right)_{k,k}+\cdots+\sum_{k=n_{p-1}+1}^{n_{1}+n_{2}+\cdots+n_{p}}\left(A\right)_{k,k}\\ & =\tr\left(A_{1,1}\right)+\tr\left(A_{2,2}\right)+\cdots+\tr\left(A_{p,p}\right)\\ & =\sum_{k=1}^{p}\tr\left(A_{k,k}\right) \end{align*} となるので与式は成り立つ。
\begin{align*} \tr\left(\begin{array}{cccc} A_{1,1} & A_{1,2} & \cdots & A_{1,p}\\ A_{2,1} & A_{2,2} & \ddots & A_{2,p}\\ \vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\ A_{p,1} & A_{p,2} & \cdots & A_{p,p} \end{array}\right) & =\sum_{k=1}^{n_{1}+n_{2}+\cdots+n_{p}}\left(A\right)_{k,k}\\ & =\sum_{k=1}^{n_{1}}\left(A\right)_{k,k}+\sum_{k=n_{1}+1}^{n_{1}+n_{2}}\left(A\right)_{k,k}+\cdots+\sum_{k=n_{p-1}+1}^{n_{1}+n_{2}+\cdots+n_{p}}\left(A\right)_{k,k}\\ & =\tr\left(A_{1,1}\right)+\tr\left(A_{2,2}\right)+\cdots+\tr\left(A_{p,p}\right)\\ & =\sum_{k=1}^{p}\tr\left(A_{k,k}\right) \end{align*} となるので与式は成り立つ。
ページ情報
| タイトル | 対称ブロック分けのトーレス |
| URL | https://www.nomuramath.com/wu4xkqlq/ |
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ブロック対角行列の和・積・べき乗
\[
\left(\begin{array}{cccc}
A_{11} & O & \cdots & O\\
O & A_{22} & \ddots & O\\
\vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\
O & O & \cdots & A_{pp}
\end{array}\right)^{k}=\left(\begin{array}{cccc}
A_{11}^{k} & O & \cdots & O\\
O & A_{22}^{k} & \ddots & O\\
\vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\
O & O & \cdots & A_{pp}^{k}
\end{array}\right)
\]
ブロック3角行列の行列式
\[
\det\left(\begin{array}{cccc}
A_{1,1} & O & \cdots & O\\
A_{1,2} & A_{2,2} & \ddots & O\\
\vdots & \ddots & \ddots & \vdots\\
A_{1,p} & A_{2,p} & \cdots & A_{p,p}
\end{array}\right)=\prod_{k=1}^{p}\det\left(A_{k,k}\right)
\]
2×2ブロック行列の逆行列
\[
\left(\begin{array}{cc}
A & B\\
O & D
\end{array}\right)^{-1}=\left(\begin{array}{cc}
A^{-1} & -A^{-1}BD^{-1}\\
O & D^{-1}
\end{array}\right)
\]
2×2ブロック行列の行列式
\[
\det\left(\begin{array}{cc}
A & O\\
C & D
\end{array}\right)=\det\left(A\right)\det\left(D\right)
\]

