• 締切済み

複素正方行列の対数

複素正方行列の指数関数は、実数域でのマクローリン展開を単純に拡張して xが実数のとき、   exp(x) = 1 + x + x^2/2 + x^3/6 + x^4/24 + ... より、Aが複素正方行列のとき (Eは単位行列)   exp(A) = E + A + A^2/2 + A^3/6 + A^4/24 + ... と、できることがわかりました。 一方、対数関数に関しても同様に、 xが実数のとき、   log(1+x) = x - x^2/2 + x^3/3 - x^4/4 + x^5/5 - x^6/6 + ... より、Aが複素正方行列のとき (Eは単位行列)   log(E+A) = E - A^2/2 + A^3/3 - A^4/4 + A^5/5 - A^6/6 + ... で、単純に可能かと思ったのですが違いました。 例えば、具体的に、実数正方行列  { 2, 3 }  { 4, 5 } の対数は、  { -0.304+2.195i, 1.302-1.248i }  { 1.736-1.664i, 0.997+0.947i } となりますが、前記のように単純にマクローリン展開を拡張した方法では、 実数係数の行列から複素係数が出てくることはありえないことからも、 簡単に間違っていることがわかります。 ということで、複素正方行列のマクローリン展開の方法または、 具体的な計算方法(アルゴリズム)をご存知の方がおられましたら ご教示ください。

みんなの回答

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

収束域は気にする必要があるんじゃないかな. x が実数のときだって, x=2 を代入したら破綻するよね.

関連するQ&A

  • 3次正方行列の問題です

    次の行列Aに対して、AX=E を満たす3次正方行列Xが存在するならばそれを求めよ。   A=( 1 0 -1)     ( 0 2 1)     (-2 1 0) 2次正方行列のときのΔの求め方はわかるのですが、3次になるとわからないんです。 どなたか、公式から載せて教えてくださいませんか?

  • 指数行列の公式の証明の仕方

    任意の正方行列Aと任意の正則行列Bに対して、 B^(-1)exp(A)B = exp(B^(-1)AB) の証明を考えているのですが、いまいち証明の方針がわかりません。 たぶん、exp(At)をテイラー展開(マクローリン展開)したものを用いると思うのですが、詳しい方お願いします。

  • 2次正方行列について

    A:2次正方行列,E:単位行列のとき, 「A^3=E ⇒ A^2+A+E=O」 は真ですか? 真ならば,証明も教えていただきたく思います。 よろしくお願いいたします。

  • n次正方行列の問題です

    n次正方行列をAとし、全ての成分は実数だとして 1.A^3 = E が成り立つ時の|A|の値 2.A^3 = -Eが成り立つときの|A|の値 を求めたいのですが、途中計算等も含めて回答をお願いします。

  • 複素フーリエ、実数形

    ・次の関数の複素形フーリエ級数を求めなさい。実数形に直せ。  sin^3(x)  これの複素形フーリエは  sin^3(x)=(-1/8i)(exp(3ix)-3exp(ix)+3exp(-ix)-exp(-3ix) というのは分かったのですが、これを実数形に直したら、  sin^3(x)=(-1/4)(sin3x-3inx) になることがわかりません。アドバイスをお願いします。  それと、f(x)=0(-π<x<0),1(0≦x≦π) の複素形フーリエ級数の答えが、 f(x)=(1/2)+(1/πi)Σ(1/(2n-1){exp(i(2n-1)x)-exp(-i(2n-1)x) になるらしいのですが、  僕が計算した結果  (1/2)+(1/πi)Σ(1/2n)(1-(-1)^n) になりました。実数形はどうなるのでしょうか?  どうしたらよいかアドバイスをお願いします。

  • 行列の問題です。よろしくお願いします。

    ωを実数、iを虚数単位、行列Aを A=| 0   iω|    |-iω 0 | とする。 1)適当なユニタ行列Uをもちいて、 A=U|λ1  0|Ut     |0  λ2|    の形に表せ。ここでλ1とλ2はAの固有値、Utは行列Uの随伴行列を表し、行列Uがユニタリであるとは、U^-1(逆行列)=Utであることをいう。 2)一般に正方行列Xの指数関数e^Xは無限級数 e^X=E+X+(1/2!)X^2+・・・+(1/n!)X^n+・・・ で定義される。 ここでEは単位行列を表す。 1)の結果を利用して、行列e^iAs(sは任意の実数)を求めよ。 以上です。 よろしくお願いします。

  • 行列の問題です。

    ωを実数、iを虚数単位、行列Aを A=| 0   iω|    |-iω 0 | とする。 1)適当なユニタ行列Uをもちいて、 A=U|λ1  0|Ut     |0  λ2|    の形に表せ。ここでλ1とλ2はAの固有値、Utは行列Uの随伴行列を表し、行列Uがユニタリであるとは、U^-1(逆行列)=Utであることをいう。 2)一般に正方行列Xの指数関数e^Xは無限級数 e^X=E+X+(1/2!)X^2+・・・+(1/n!)X^n+・・・ で定義される。 ここでEは単位行列を表す。 1)の結果を利用して、行列e^iAs(sは任意の実数)を求めよ。 以上です。 よろしくお願いします。

  • n次正方行列の計算

    n次正方行列の計算問題です。2次や3次正方行列なら、素直に個々の成分をかけていくだけだと思うのですが、n次になると、どうやって解くのかわかりません。 すみませんが、考えかたと、どういった形で答えを書けばいいのか教えてください。 成分が0のところは消えるので、行列の成分がそのまま特定の位置に 移動することを記述すればいいのだと思うのですが・・・ 以下、問題↓ 2つのn次正方行列A、E_ijについてAE_ijおよびE_ijAを求めよ。 ただしE_ijは(i,j)成分のみが1で残りの成分はすべて0である。 (_ijはEの右下につく小さいijです。)  |a11 a12 a13 … a1n| |a21 a22 a23 … a2n| A=|a31 a32 a33 … a3n| |: : : … : | |an1 an2 an3 … ann|      (j)       ∨    |   : |    |   : | E_ij=|………:………|<(i)    |   : |    |   : |

  • n次正方行列Aが正則であることの定義を述べよ。

    n次正方行列Aが正則であることの定義を述べよ。 (逆行列を用いて定義するときは、その定義も述べよ。) という問題があるのですが回答は n次正方行列Aに対して AX=XA=En(n次単位行列) をみたすn次正方行列XがあるときAは正則であるといい、 このときの行列XをA-1(Aインバース)と表して 「Aインバース」と読みAの逆行列という。 これで合ってますか? あと n次正方行列Aが等式A^3+A-E=0を満たすとき、 Aは正則であることを示せ。 またA-1をAおよびEを用いて表せ。 この問題が分かりません。 どなたか宜しくお願いします。

  • 行列の方程式

    A,Bをそれぞれm次、n次の複素上三角正方行列、 X,Cをそれぞれm*n複素行列としたとき、Xに対する方程式AX-XB=Cを考える。 このとき任意のi,jに対してA(i,i)≠B(j,j)ならばXが一意に定まることを示せ。 という問題なのですが、方針さえまったく立ちません。 どなたか分かる方、お教えください。