求B陣的反矩陣(內含複數)

2011-05-15 2:50 am

圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AE03659136/o/151105140755513872160840.jpg

不知該如何下手,請各位前輩指教
更新1:

先謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 我還是不太明白想請教一下 (1) 設 w=e^(2πi), 則 1+w+w^2=0 這不是1+e^(2πi)+e^(4πi)=1+1+1=3怎麼會是0 (2) 還有原矩陣B內的3怎麼都不見了 (3) conjugate--->這個是指共軛 那矩陣是何意有加轉置嗎? 因為看你的原矩陣B轉到B conjugate 好像有轉置再取共軛,可是轉置再加共軛 應該只會影響中間的加變減吧 (4) B*怎麼算出來的 (5) B inverse =(B conjugate)/3 <--- 看不懂怎麼跑出來的結論 以上麻煩解惑不好意思

更新2:

謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 (1) (B conjugate)的由來: (法一)觀察法 (法二)Adjoint matrix 可以請你分別解釋這兩個算法 像(法一)沒頭緒 像(法二)Adjoint matrix不是求反矩陣用的,跟conjugate有什麼關係呢? (2) 因為conjugate不是i前面加負號 例如B22=w=e^(2πi),取conjugate不是變成e^(-2πi)怎麼變成w^2 以上麻煩解惑不好意思

更新3:

謝謝小魚002的回答 (1)基本上先請問EVD是什麼 (2)由B轉成V和W中間計算過程,複數也可以找特徵值很好奇 (3)(根號3)/2若不要進似0.866可以算嗎

更新4:

謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 先將B化為你那種形式 可是adjB= [w^2-w^4 w-w^2 w^2-w] [w-w^2 w-1 w^2-1] [w^2-w w^2-1 w-1 ] (1)這邊之後我就不會整理了 (2)為什麼B adjoint後會想到B conjugate 以上麻煩解惑不好意思

更新5:

(1) 先謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 先將B化為你那種形式 det(B) =w^2+w^2+w^2-w-w^4-w =-w^4+3w^2-2w =(-w^2+1)(w^2-2) 代入1+w+w^2=0 det(B) =(w+2)(-w-3) =-w^2-5w-6 =1+w-5w-6 =-4w-5<-----那裡算錯了? 以上麻煩解惑不好意思 (2) 先謝謝(小魚)專家的回答 可否把中間的特徵值特徵向量的過程 打一下,因為我還不知複數的要怎麼解 以上麻煩解惑不好意思

更新6:

先謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 =-w^4+3w^2-2w =(-w^2+1)(w^2-2)(此行不對) <----這邊我是因式分解為什麼會錯呢 應是 -w+3w^2-2w= 3w(w-1) <----若比對-w^4=-w怎麼算的 以上麻煩解惑不好意思

更新7:

謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 糾正小弟計算上的錯誤,可是我還是想請問一下 可是w-1/det(B)=w-1/[3w(w-1)]=1/(3w)---------------(1) 1-w^2/det(B)=1-w^2/[3w(w-1)]= (1-w)(1+w)/[3w(w-1)]---------------(2) 第(1)個不是1/3,第二個要怎化到1/3

更新8:

謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 你的計算能力真不錯,真難為你 但是我還有問題不好意思 adjB如知識長所列 B^-1= [1/3 1/3 1/3 ] [1/3 w^2/3 w/3 ] [1/3 w/3 w^2/3] 你說:我先求B adjoint 整理後才看出 (B conjugate)的簡易表示式的! <-- (1)化到你所說的adjB之後看出 (B conjugate),不是很明白怎麼看的可以說明嗎? (2)那求出的B^-1有用嗎? 以上麻煩解惑不好意思

更新9:

謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 你的觀察力也太好了吧!小弟佩服 我再想一下看那裡有問題

更新10:

先謝謝(煩惱即是菩提)知識長的回答 和謝謝(小魚)專家的回答 首先我覺得(煩惱即是菩提)知識長的解法在考試中比較有可能想到 也謝謝中間兩位耐心的說明真的感謝,無奈只能選一個,小弟以後會與你們互動謝謝

回答 (4)

2011-05-15 5:06 am
✔ 最佳答案
The answer is (B conjugate)/3.
設 w=e^(2πi), 則 1+w+w^2=0
原矩陣B=
[ 1 1 1 ]
[ 1 w w^2]
[ 1 w^2 w ]

B conjugate =
[ 1 1 1 ]
[ 1 w^2 w ]
[ 1 w w^2]

then B*(B conjugate)=
[ 3 0 0 ]
[ 0 3 0 ]
[ 0 0 3 ]

so, B inverse =(B conjugate)/3

2011-05-15 00:00:56 補充:
Sorry! 設 w=e^(2πi/3), 則 1+w+w^2=0

2011-05-15 00:06:02 補充:
原本矩陣B為對稱方陣,沒有轉置的必要
B*(B conjugate)=3I
則(B conjugate)= 3*(B inverse), or (B inverse)=(B conjugate)/3

(B conjugate)的由來: (法一)觀察法 (法二)Adjoint matrix

2011-05-15 12:55:35 補充:
w=e^(2πi/3), w bar=e^(-2πi/3)=e^(4πi/3)=w^2 ,(因e^(2πi)=1)
我先求B adjoint 整理後才看出 (B conjugate)的簡易表示式的!

2011-05-15 22:44:22 補充:
det(B)=3w(w-1)
(w^2-w^4)/det(B)=w^2(1+w)(1-w)/[3w(w-1)]= w(-1-w)/3=w(w^2)/3= 1/3
(w^2-w)/det(B)=w(w-1)/[3w(w-1)]= 1/3
其餘相同作法可得
Note: 你的adj(B)沒注意到(-1)^(i+j)

2011-05-16 21:55:51 補充:
det(B)
=w^2+w^2+w^2-w-w^4-w
=-w^4+3w^2-2w
=(-w^2+1)(w^2-2)(此行不對)
應是 -w+3w^2-2w= 3w(w-1)

2011-05-16 23:03:31 補充:
因式分解錯了!

2011-05-17 07:48:02 補充:
w^3=1, w^4=w^3*w=w, OK!?

2011-05-17 17:19:01 補充:
adjB=
[w^2-w w^2-w w^2-w]
[w^2-w w-1  1-w^2]
[w^2-w 1-w^2  w-1 ]
det(B)=3w(w-1)
(w^2-w)/det(B)=1/3,
(1-w^2)/det(B)=(1/3)(-1-w)/w=w /3
(w-1)/det(B)=1/(3w)=w^2 /3
還有哪一項有問題嗎?

2011-05-17 17:48:46 補充:
B^-1=
[1/3 1/3 1/3 ]
[1/3 w^2/3 w/3 ]
[1/3 w/3 w^2/3]
而w^2 conjugate=w, 且w conjugate=w^2
so, B^(-1)= (1/3)(B conjugate)
2011-05-15 6:48 pm
對稱矩陣 B 進行 特徵值分解(EVD)成

B*V = V*W .... (1)

其中 V 為 B 的 特徵矩陣(由特徵向量所組成) , 而 W 為特徵值所組成的對角線
矩陣, 且 V^(H)*V = V*V^(H) = I , 在此 V^(H) 表 V 的 共軛轉置矩陣 及 I 為單位矩
陣. 若B^(-1) & W^(-1)存在(特徵值不為零) , 則從(1)知

B^(-1)*V = V*W^(-1) => B^(-1) = V*W^(-1)*V^(H) .... (2)

故從 B 的 EVD 得 V & W 之後 , 代入(2)就能得 B^(-1) .
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
回到原來的問題:
B = 1.0000 1.0000 1.0000
1.0000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660i
1.0000 -0.5000 - 0.8660i -0.5000 + 0.8660i

經 EVD 得

V = 0.8881 -0.4597 - 0.0000i -0.0000 - 0.0000i
0.3251 + 0.0000i 0.6280 + 0.0000i -0.7071 + 0.0000i
0.3251 + 0.0000i 0.6280 0.7071

W = 1.7321 + 0.0000i 0 0
0 -1.7321 + 0.0000i 0
0 0 0.0000 + 1.7321i

代入(2)得

B^(-1) = 0.3333 - 0.0000i 0.3333 + 0.0000i 0.3333 + 0.0000i
0.3333 + 0.0000i -0.1667 - 0.2887i -0.1667 + 0.2887i
0.3333 + 0.0000i -0.1667 + 0.2887i -0.1667 - 0.2887i

底下是直接利用 MATLAB 求 B^(-1) 的結果

B^(-1) = 0.3333 + 0.0000i 0.3333 - 0.0000i 0.3333
0.3333 - 0.0000i -0.1667 - 0.2887i -0.1667 + 0.2887i
0.3333 + 0.0000i -0.1667 + 0.2887i -0.1667 - 0.2887i

所得結果是相同的 !

2011-05-15 20:19:59 補充:
回覆如下:
(1)EVD是 eigenvalue decomposition 的簡稱, 即解特徵值問題 (B - w*I)*v = 0 , 求出 特徵值
w1, w2 & w3 及相對應的 特徵向量 v1, v2 & v3 , 分別組成 W = diag{w1, w2, w3} 及
V = [v1 v2 v3] .
(2) 求解(1)的特徵值問題中 , 也可能解得複數的特徵值.
(3) 0.866 就是 3^(1/2)/2 , 用手算仍可得B的特徵值為 3^(1/2), -3^(1/2) & i*3^(1/2) .

2011-05-16 20:26:47 補充:
回答如下:
0 = det(B - w*I) => -w^3 + 3^(1/2)*i*w^2 + 3*w - 3*3^(1/2)*i = 0 => w = 3^(1/2) , -3^(1/2) , 3^(1/2)*i . 再陸續代入 (B - w*I)*v = 0 就能得相對應的特徵向量 !
2011-05-15 5:07 am
請問意見001Yee大大怎麼判斷是正交的
不是本身那自身第一列向量大小不為一,且第二二列和第三量大小要怎麼判定,謝謝

2011-05-14 21:49:29 補充:
回意見003Yee大大對阿課本有教阿,可是自身第一列向量大小不為一,且第二二列和第三量大小要怎麼判定,光第一列大小不為一就不滿足正交了
2011-05-15 4:51 am
這是正交矩陣....

2011-05-14 21:09:26 補充:
課本不都有教嗎?..


收錄日期: 2021-05-04 01:00:16
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110514000015KK07555

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