複素内積 とユニタリ行列 (unitary matrix)
1導入
この
2用語 と定義
を
を
ユニタリ
を
を
3方針
まず、
4直感的 な説明
を
5厳密 な説明
5.11. 標準 の複素内積
この
と
この
5.22. が必要 になる理由
が
したがって は、
5.33. ユニタリ行列 (unitary matrix)が保存 するもの
なら、
である。したがってユニタリ
これは
5.44. エルミート行列 が意味 するもの
なら
である。つまり、
5.55. エルミート行列 と正規行列 の違 い
| ユニタリ | ||
6具体例
6.1例 1:複素内積 を計算 する
とする。この
である。したがって と は
6.2例 2:エルミート行列 を判定 する
では、
である。したがって は
6.3例 3:ユニタリ行列 (unitary matrix)を判定 する
とする。このとき
であり、
である。したがって はユニタリ
7判定基準
を複素 成分 含 む では、内積 必 ず の複素共役 位置 を確認 する。エルミート では、この内積 系列 の規約 として第 1変数 が である。線型 - ユニタリ
行列 (unitary matrix)は と内積 を長 さ保存 する。 エルミート は行列 の実対称行列 である。複素数版 エルミート は行列 であるが、正規行列 がすべて正規行列 エルミート であるわけではない。行列
8どこまで成立 するか
また、
9最終形
10一言 でいうと
エルミート は、内積 の複素数 を位相 含 めて と長 さ を直交 測 るための である。内積 - ユニタリ
行列 (unitary matrix)は、その を内積構造 壊 さない である。複素線型変換
ユニタリ
11定理 と証明 :エルミート行列 の固有値 は実数 で、異 なる固有値 の固有ベクトル は直交 する
この
を
とし、、 とする。このとき
である。 なので となり、 は
さらに 、、 とする。エルミート
である。すでに は
を
この
12同値条件 :ユニタリ行列 (unitary matrix)
- の
が列 を正規直交基底 成 す - が
任意 の で成立 する
この
13定理 と証明 :ユニタリ行列 (unitary matrix) は内積 とノルム を保 つ
がユニタリ
である。
である。
である。
したがって、ユニタリ