用schur分解证明:如果A*B=B*A,则A+B的特征值等于这两个矩阵的特征值之和
时间: 2024-03-31 18:35:12 浏览: 125
根据Schur分解,任意一个n阶方阵A都可以表示为 $A=QTQ^*$ 的形式,其中$Q$是酉矩阵,$T$是上三角矩阵,$T^*$是$T$的共轭转置矩阵。
对于矩阵$A$和$B$,假设它们都可以进行Schur分解,即$A=Q_A T_A Q_A^*$,$B=Q_B T_B Q_B^*$。
根据假设$A*B=B*A$,可以得到:
$$
AB = BA
$$
将$A$和$B$的Schur分解代入上式,得到:
$$
Q_AT_AQ_A^*Q_BT_BQ_B^*=Q_BT_BQ_B^*Q_AT_AQ_A^*
$$
因为$Q_A$和$Q_B$都是酉矩阵,所以它们是可逆矩阵,可以将它们消去,得到:
$$
T_A T_B = T_B T_A
$$
这是因为$T_A$和$T_B$都是上三角矩阵,所以它们的乘积也是上三角矩阵,而且它们对角线上的元素是$A$和$B$的特征值。因此,对于任意的$i,j$,当$i>j$时,$T_A$和$T_B$对角线上的第$i$个元素和第$j$个元素没有关系,因此可以交换它们的位置。因此,$T_A$和$T_B$可以同时对角化。
设$A+B=C$,则有:
$$
C=Q_A T_A Q_A^* + Q_B T_B Q_B^*
$$
将$T_A$和$T_B$同时对角化,即可得到:
$$
C=Q_A T Q_A^* + Q_B T Q_B^*
$$
其中$T$是同时对角化后得到的对角矩阵,它的对角线元素是$A$和$B$的特征值之和。因此,$C$的特征值等于$T$的对角线元素之和,即$A$和$B$的特征值之和。
因此,根据Schur分解,如果$A*B=B*A$,则$A+B$的特征值等于$A$和$B$的特征值之和。
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