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과학

에르미트행렬

에르미트행렬과학
영어
Hermitian matrix
정의식
Aᴴ = A
대각 성분
실수
고유값
모두 실수
에르미트행렬은 자신의 켤레전치와 같은 복소 정사각행렬이다. Aᴴ = A를 만족하며 대각 성분은 실수다. 고유값이 모두 실수이고 정규직교 고유벡터 기저를 가질 수 있다는 중요한 성질이 있다.

대칭에 켤레를 더한 조건

에르미트 조건은 aᵢⱼ가 aⱼᵢ의 켤레복소수라는 뜻이다. 대각선에서 마주 보는 성분들이 그대로 같아야 하는 대칭행렬과는 다르다. 대각 성분은 자신의 켤레와 같아야 하므로 실수지만 대각 밖의 성분은 복소수일 수 있다.

2행 2열의 예

첫째 행이 (2, 1 + 3i), 둘째 행이 (1 − 3i, 4)인 행렬은 에르미트행렬이다. 두 대각 성분은 실수이고 나머지 두 성분은 서로 켤레다. 이 행렬은 단순 전치만 했을 때 자신과 같지 않으므로 복소 대칭행렬의 조건과 구별할 수 있다.

실수 대칭행렬과의 관계

실수 행렬에서는 켤레전치가 전치와 같으므로 에르미트 조건과 대칭 조건이 일치한다. 따라서 실수 대칭행렬은 에르미트행렬의 한 경우로 이해할 수 있다. 실수라는 조건을 빼면 두 개념을 그대로 같은 것으로 다룰 수 없다.

고유값과 대각화

복소 에르미트행렬은 실수 고유값을 가지며 정규직교 고유벡터들로 기저를 선택할 수 있다. 이 기저를 사용하면 유니터리 기저 변경으로 대각화할 수 있다. 일반적인 복소 정사각행렬에는 같은 성질을 조건 없이 적용할 수 없다.

관련 문서

켤레전치 / 켤레복소수 / 대칭행렬 / 정규직교 기저 / 고유값 / 대각화 / 정사각행렬