[詹兴致矩阵论习题参考解答]序言

This book was done during the course of the author‘s reading ``matrix theory‘‘ by Prof. X.Z. Zhan from 22nd Oct. 2014 to 13th Nov. 2104.

Thank Prof. X.Z. Zhan for the reply of the email; and some hints from Dr. D.M. Zhou, such as

1. the sepctral norm of $A$ is just the largest singular value of $A$.

2. the spectral norm is the smallest unitarily invariant norms, which inspired me in solving Problem 4.9 by using Problem 4.11.

Also, some typos were found during this fun journey in the matrix theory.

1. Page 28, last 2nd line, $\bbC^n$ should be $\bbC^m$.

2. Page 33, last line, $S$ should be $S^T$.

3. Page 44, Problem 3, $i+j-1\leq n$ could just be omitted.

4. Page 58, Fan$k$ should be Fan $k$.

5. Page 75, line 4, the first $W$ should be $U^*$, and the second one should be $V$.

6. Page 81, last 6th line, the largest row sum should be the largest column sum.

7. Page 99, Problem 6, Perron root should be Perron vector.

Sincerely yours, Zujin Zhang

13th, Nov. 2014

时间: 2024-08-13 19:02:24

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说明: 1. 有些是自己做的, 而有些是参考文献后再做的. 2. 如果您有啥好的想法, 好的解答, 热切的欢迎您告知我, 或者在相应的习题解答网页上回复. 哪里有错误, 也盼望您指出. 3. 毕竟大学时学过高等代数, 想多学点矩阵论的东西 (matrix=magic), 就先选这本书看看了. 第一章 预备知识 [詹兴致矩阵论习题参考解答]习题1.1 1. 设 $a_1,\cdots,a_n$ 为正实数, 证明矩阵 $$\bex \sex{\frac{1}{a_i+a_j}}_{n\times n

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10. 非本原指标为 $k$ 的 $n$ 阶不可约非负矩阵的正元素的个数可能是哪些数呢? 解答: 只需利用定理 6.28 (Frobenius), 探讨 $$\bex f(x_1,\cdots,x_n)=\sum_{i=1}^n x_ix_{i+1} \eex$$ 在条件 $$\bex x_i>0,\quad\sum_{i=1}^n x_i=n \eex$$ 下的最小最大值. 这个我已经注意到了, 不过叫我去做, 可能还是做不出来, 或者说做不全. 努力哦, 有了想法必须要去实现, 不然梦想终归

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9. (Hopf) 将 $n$ 阶正矩阵 $A=(a_{ij})$ 的特征值按模从大到小排列为 $$\bex \rho(A)>|\lm_2|\geq \cdot \geq |\lm_n|, \eex$$ 并记 $$\bex \al=\max\sed{a_{ij};1\leq i,j\leq n}, \quad \beta=\min \max\sed{a_{ij};1\leq i,j\leq n}. \eex$$ 则 $$\bex \frac{|\lm_2|}{\rho(A)}\leq \frac

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6. 举例说明: 存在那样的实方阵 $A$, $A$ 的零元素的个数大于 $A$ 的 Jordan 标准形的零元素的个数. 解答: 想法就是利用第 5 节的 Jordan 标准形的组合刻画. 既然非对角元的零元素的个数 Jordan 标准形最多. 我们只能让 $A$ 的对角元尽量地多为零, 但其特征值尽量少地为零. 一个例子即为: $$\bex A=\sex{\ba{cccc} 0&-1&&\\ 1&0&1&\\ &0&-1\\ &&

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14. 如果映射 $f:M_n\to M_n$ 按某个固定的模式将 $M_n$ 中的每个矩阵的元素重排, 则称 $f$ 为一个置换算子. 怎样的置换算子保持矩阵的特征值不变? 保持秩不变? 解答: 置换算子 $f$ 保持矩阵的特征值不变当且仅当存在置换矩阵 $P$, 使得 $$\bex f(A)=PAP^T,\quad \forall\ A\in M_n; \eex$$ 或 $$\bex f(A)=PA^TP^T,\quad \forall\ A\in M_n. \eex$$ 置换算子 $f$

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8. 设 $k\leq m\leq n$. 怎样的矩阵 $A\in M_{m,n}$ 的每条对角线恰好含有 $k$ 个零元素? 解答: 由定理 2.5 (K\"onig), $A$ 的每条对角线都含有 $k$ 个零元素 $\lra$ $A$ 有一个 $r\times s$ 的零子矩阵, $r+s=n+k$; $A$ 有一条对角线含有 $k+1$ 个零元素 $\lra$ $A$ 的任一 $r\times s$ 阶子矩阵非零, $r+s=n+k+1$. 于是 $A$ 的每条对角线恰含有 $k$ 个零

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