조르당 표준형: 두 판 사이의 차이

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21번째 줄:
&&& \lambda_i
\end{pmatrix}
\in\operatorname{Mat}(s_in_i;K)</math>
 
조르당 블록의 대각 성분 <math>\lambda_i</math>들은 <math>M</math>의 [[고윳값]]들이다. 서로 다른 조르당 블록의 대각 성분은 서로 같을 수 있다. 각 고윳값에 대응하는 조르당 블록의 수는 그 고윳값의 [[기하적 중복도]]와 같다. 특히 <math>k</math>는 모든 고윳값의 기하적 중복도의 합이다. 조르당 표준형의 대각선 위에 주어진 고윳값이 등장하는 횟수는 그 고윳값의 [[대수적 중복도]]이다. (물론 그 합은 <math>n</math>이다.) 만약 <math>k=n</math>인 경우 (즉, 모든 조르당 블록의 크기가 1×1인 경우), 조르당 표준형은 [[대각 행렬]]이 된다. 반대로 만약 <math>k<n</math>이라면 (즉, 주대각선 위에 1이 있는 조르당 블록이 존재한다면), 기하적 중복도가 대수적 중복도보다 작은 고윳값이 적어도 하나 존재하게 되므로 <math>M</math>은 [[대각화 가능 행렬]]이 아니다.
 
사실 조르당 표준형은 <math>M</math>으로 유도된 <math>K[x]</math>-[[가군]] <math>K^n</math> (<math>x\cdot v=Mv</math>)의 [[으뜸 분해]]
:<math>K^n\cong\prod_{i=1}^kK[x]/((x-\lambda_i)^{s_in_i})</math>
에서, <math>K</math>-[[선형 변환]] <math>v\mapsto x\cdot v</math>의 적절한 기저에 대한 행렬과 같다. 이 기저는 으뜸 분해의 각 성분 <math>K[x]/((x-\lambda_i)^{s_in_i})</math>에서 다음과 같은 기저를 취하여 얻는다.
:<math>\{(x-\lambda_i)^{s_in_i-1},(x-\lambda_i)^{s_in_i-2},\dots,1\}</math>
 
=== 실수 조르당 표준형 ===
모든 성분이 실수인 행렬은 복소수 행렬로서 유일한 조르당 표준형을 가지며, 이는 [[특성 다항식]]이 허근을 갖는다면 실수 행렬이 아니다. [[복소수체]]의 [[기약 다항식]]이 1차 다항식들인 반면, [[실수체]]의 [[기약 다항식]]들은 1차 다항식과
:<math>(x-a)^2+b^2\qquad(</math>
:<math>a,b\in\mathbb R,\;b\ne 0)</math>
:<math>b\ne 0</math>
꼴의 2차 다항식으로 구성된다. 이 경우 [[으뜸 분해]]의 2차 다항식의 거듭제곱에 대한 성분에 대하여 다른 적절한 기저를 취해서 표준형이 실수 행렬이 되도록 만들 수 있다.
 
줄 51 ⟶ 53:
&&& \lambda_i
\end{pmatrix}
\in\operatorname{Mat}(s_in_i;K)</math>
* <math>J_i=
\begin{pmatrix}
줄 62 ⟶ 64:
&&&&& b_i & a_i
\end{pmatrix}
\in\operatorname{Mat}(2s_i2n_i;K)</math>
이 경우, <math>M</math>으로 유도된 <math>\mathbb R[x]</math>-[[가군]] <math>\mathbb R^n</math> (<math>x\cdot v=Mv</math>)의 [[으뜸 분해]]
:<math>\mathbb R^n\cong\prod_{i=1}^k\mathbb R[x]/(p_i^{s_in_i})</math>
위의 <math>\mathbb R</math>-[[선형 변환]] <math>v\mapsto x\cdot v</math>의 행렬이 <math>M</math>의 실수 조르당 표준형이 되는 기저를 얻으려면, 으뜸 분해의 각 성분 <math>\mathbb R[x]/(p_i^{s_in_i})</math> 속에서 다음과 같은 기저를 취한다.
* 만약 <math>p_i(x)=x-\lambda_i</math>라면,
*:<math>\{(x-\lambda_i)^{s_in_i-1},(x-\lambda_i)^{s_in_i-2},\dots,1\}</math>
* 만약 <math>p_i(x)=(x-a_i)^2+b_i^2</math>라면,
*:<math>\{v_{i,2s_i2n_i},v_{i,2s_i2n_i-1},\dots,v_{i,1}\}</math>
::<math>v_{i,2s_i2n_i-2d2r+2}=p_i(x)^{s_in_i-dr}\left(\Re((x-a_i)+b_i\sqrt{-1})^dr+\Im((x-a_i)+b_i\sqrt{-1})^dr\right)</math>
::<math>v_{i,2s_i2n_i-2d2r+1}=p_i(x)^{s_in_i-dr}\left(\Re((x-a_i)+b_i\sqrt{-1})^dr-\Im((x-a_i)+b_i\sqrt{-1})^dr\right)</math>
::<math>dr=1,2,\dots,s_in_i</math>
 
== 계산법 ==