Lista nazwanych macierzy

Kilka ważnych klas macierzy jest swoimi podzbiorami.

W tym artykule wymieniono kilka ważnych klas macierzy używanych w matematyce , naukach ścisłych i inżynierii . Macierz mnoga macierze lub rzadziej macierze) to prostokątna tablica liczb zwana wpisami . Macierze mają długą historię zarówno badań, jak i zastosowań, co prowadzi do różnych sposobów klasyfikowania macierzy. Pierwszą grupę stanowią macierze spełniające konkretne warunki wpisów, w tym macierze stałych. Ważnymi przykładami są macierz tożsamości podana przez

i macierz zerową wymiaru . Na przykład:

.

Dalsze sposoby klasyfikowania macierzy polegają na ich wartościach własnych lub nałożeniu warunków na iloczyn macierzy z innymi macierzami. Wreszcie, wiele dziedzin, zarówno w matematyce, jak i innych naukach, w tym w fizyce i chemii , ma określone macierze, które są stosowane głównie w tych obszarach.

Macierze stałe

Poniższa lista zawiera macierze, których elementy są stałe dla dowolnego wymiaru (rozmiaru) macierzy. Wpisy macierzy będą oznaczane jako ij . W poniższej tabeli zastosowano deltę Kroneckera δ ij dla dwóch liczb całkowitych i oraz j , która wynosi 1, jeśli i = j i 0 w przeciwnym razie.

Nazwa Wyjaśnienie Symboliczny opis wpisów Notatki
Macierz komutacji Macierz mapy liniowej , która odwzorowuje macierz na jej transpozycję Zobacz Wektoryzacja
Macierz powielania Macierz mapy liniowej odwzorowującej wektor różnych wpisów macierzy symetrycznej na wektor wszystkich elementów macierzy Zobacz Wektoryzacja
Macierz eliminacji Macierz mapy liniowej odwzorowującej wektor wpisów macierzy na wektor części wpisów (na przykład wektor wpisów, które nie znajdują się poniżej głównej przekątnej) Zobacz wektoryzację
Wymień macierz Macierz binarna z jedynkami na anty-przekątnej i zerami wszędzie indziej. za ja = δ n +1− ja , j Macierz permutacji .
macierz Hilberta za ja = ( ja + jot - 1) -1 . Macierz Hankla .
Macierz jednostkowa Kwadratowa macierz diagonalna, w której wszystkie wpisy na głównej przekątnej są równe 1, a reszta 0. za ij = δ ij
Macierz Lehmera za ij = min( ja , jot ) ÷ max( ja , jot ). Dodatnia macierz symetryczna .
Matryca jedynek Macierz ze wszystkimi wpisami równymi jeden. ij = 1.
Macierz Pascala Macierz zawierająca wpisy trójkąta Pascala .
macierze Pauliego Zestaw trzech złożonych macierzy hermitowskich i unitarnych 2 × 2. W połączeniu z I 2 tworzą ortogonalną podstawę dla zespolonych macierzy hermitowskich 2 × 2.
Macierz Redheffera Koduje splot Dirichleta . Wpisy macierzy są podane przez funkcję dzielnika ; całości odwrotności są podane przez funkcję Möbiusa . a ij wynoszą 1, jeśli i dzieli j lub jeśli j = 1; w przeciwnym razie a ij = 0. Macierz (0, 1).
Macierz przesunięć Macierz z jedynkami na superprzekątnej lub podprzekątnej i zerami w innych miejscach. za ij = δ ja +1, j lub za ij = δ ja -1, j Mnożenie przez nią przesuwa elementy macierzy o jedną pozycję.
Matryca zerowa Macierz ze wszystkimi wpisami równymi zero. ij = 0.

Konkretne wzory wpisów

Poniżej wymieniono macierze, których wpisy podlegają pewnym warunkom. Wiele z nich dotyczy macierzy kwadratowych , czyli takich, które mają taką samą liczbę kolumn i wierszy. Główną przekątną macierzy kwadratowej jest przekątna łącząca lewy górny róg i prawy dolny róg lub równoważnie wpisy a i , i . Druga przekątna nazywana jest antydiagonalną (lub przeciwprzekątną).

Nazwa Wyjaśnienie Notatki, referencje
(0,1)-macierz Macierz ze wszystkimi elementami 0 lub 1. Synonim macierzy binarnej lub macierzy logicznej .
Macierz alternatywna Macierz, w której kolejne kolumny mają określoną funkcję zastosowaną do ich wpisów.
Przemienna macierz znaków Kwadratowa macierz z wpisami 0, 1 i −1 taka, że ​​suma każdego wiersza i kolumny wynosi 1, a wpisy niezerowe w każdym wierszu i kolumnie występują na przemian ze znakiem.
Macierz antydiagonalna Kwadratowa macierz ze wszystkimi wpisami poza antydiagonalną równą zero.
Matryca antyhermitowska Synonim macierzy skośno-hermitowskiej .
Macierz antysymetryczna Synonim macierzy skośno-symetrycznej .
Macierz grotów strzałek Kwadratowa macierz zawierająca zera we wszystkich wpisach z wyjątkiem pierwszego wiersza, pierwszej kolumny i głównej przekątnej.
Macierz pasm Kwadratowa macierz, której niezerowe wpisy są ograniczone do ukośnego pasma .
Macierz dwudiagonalna Macierz z elementami tylko na głównej przekątnej i nadprzekątnej lub podprzekątnej. Czasami definiowane inaczej, patrz artykuł.
Macierz binarna Macierz, której wszystkie wpisy są równe 0 lub 1. Synonim dla (0,1)-macierzy lub macierzy logicznej .
Macierz bisymetryczna Kwadratowa macierz, która jest symetryczna względem swojej głównej przekątnej i głównej przekątnej krzyżowej.
Macierz blokowo-diagonalna Macierz blokowa z wpisami tylko na przekątnej.
Macierz blokowa Macierz podzielona na podmacierze zwane blokami.
Zablokuj macierz trójdiagonalną Macierz blokowa, która jest zasadniczo macierzą trójdiagonalną, ale z podmacierzami zamiast elementów skalarnych.
Macierz logiczna Macierz, której wpisy pochodzą z algebry Boole'a .
Macierz Cauchy'ego Macierz, której elementy mają postać 1/( x i + y j ) dla ( xi ) , ( y j ) ciągów iniekcyjnych (tj. przyjmując każdą wartość tylko raz).
Macierz centrosymetryczna Macierz symetryczna względem swojego środka; tj. za ij = za n - ja +1, n - jot +1 .
Matryca cyrkulacyjna Macierz, w której każdy wiersz jest przesunięciem kołowym swojego poprzednika.
Matryca konferencji Kwadratowa macierz z zerową przekątną i +1 i −1 poza przekątną, tak że C T C jest wielokrotnością macierzy tożsamości.
Złożona macierz Hadamarda Macierz ze wszystkimi wierszami i kolumnami wzajemnie ortogonalnymi, której wpisy są jednomodułowe.
Macierz złożona Macierz, której wpisy są generowane przez wyznaczniki wszystkich nieletnich macierzy.
Macierz kopozytywna Kwadratowa macierz A z rzeczywistymi współczynnikami, takimi że jest nieujemna dla każdego nieujemnego wektora x
Macierz dominująca po przekątnej Macierz, której wpisy spełniają .
Macierz diagonalna Kwadratowa macierz, w której wszystkie wpisy poza główną przekątną są równe zeru.
Dyskretna macierz z transformacją Fouriera Mnożenie przez wektor daje jako wynik DFT wektora.
Macierz elementarna Kwadratowa macierz wyprowadzona przez zastosowanie elementarnej operacji na wierszach do macierzy tożsamości.
Równoważna macierz Macierz, którą można wyprowadzić z innej macierzy za pomocą sekwencji elementarnych operacji na wierszach lub kolumnach.
Macierz Frobeniusa Kwadratowa macierz w postaci macierzy tożsamości, ale z dowolnymi wpisami w jednej kolumnie poniżej głównej przekątnej.
Macierz GCD n macierz mająca największy wspólny dzielnik jako jego wpis, gdzie ja jot {\ displaystyle ij}, gdzie .
Uogólniona macierz permutacji Kwadratowa macierz z dokładnie jednym elementem niezerowym w każdym wierszu i kolumnie.
macierz Hadamarda Kwadratowa macierz z wpisami +1, −1, których wiersze są wzajemnie ortogonalne.
Macierz Hankla Macierz ze stałymi przekątnymi skośnymi; również odwrócona macierz Toeplitza. Kwadratowa macierz Hankla jest symetryczna.
Macierz hermitowska Kwadratowa macierz równa swojej sprzężonej transpozycji A = A * .
macierz Hessenberga „Prawie” trójkątna macierz, na przykład górna macierz Hessenberga, ma zero wpisów poniżej pierwszej podprzekątnej.
Pusta matryca Kwadratowa macierz, której główna przekątna zawiera tylko zero elementów.
Macierz liczb całkowitych Macierz, której wszystkie wpisy są liczbami całkowitymi.
Macierz logiczna Macierz ze wszystkimi wpisami 0 lub 1. Synonim dla (0,1)-macierz , macierz binarna lub macierz boolowska . Może być używany do reprezentowania relacji k -adycznej .
Macierz Markowa Macierz nieujemnych liczb rzeczywistych, w której wpisy w każdym wierszu sumują się do 1.
Macierz Metzlera Macierz, której wpisy poza przekątną są nieujemne.
Macierz jednomianowa Kwadratowa macierz z dokładnie jednym niezerowym wpisem w każdym wierszu i kolumnie. Synonim uogólnionej macierzy permutacji .
Macierz Moore'a Wiersz składa się z a , a q , a q ² itd., a każdy wiersz używa innej zmiennej.
Macierz nieujemna Macierz ze wszystkimi wpisami nieujemnymi.
Macierz zerowo-symetryczna Kwadratowa macierz, której przestrzeń zerowa (lub jądro ) jest równa jej transpozycji N( A) = N( A T ) lub ker( A) = ker( A T ). Synonim macierzy symetrycznych względem jądra. Przykłady obejmują (ale nie wyłącznie) macierze symetryczne, skośno-symetryczne i normalne.
Macierz zero-hermitowska Kwadratowa macierz, której przestrzeń zerowa (lub jądro ) jest równa jej sprzężonej transpozycji N( A )=N( A * ) lub ker( A )=ker( A * ). Synonim macierzy jądra-hermitowskiego. Przykłady obejmują (między innymi) macierze hermitowskie, macierze skośno-hermitowskie i macierze normalne.
Partycjonowana macierz Macierz podzielona na podmacierze lub równoważnie macierz, której wpisy są raczej macierzami niż skalarami. Synonim macierzy blokowej .
Matryca paryska Macierz blokowo-hierarchiczna. Składa się z rosnących bloków umieszczonych wzdłuż przekątnej, każdy blok sam w sobie jest matrycą paryską o mniejszym rozmiarze. W teorii spin-glasses jest również znany jako matryca repliki.
Macierz pięciodiagonalna Macierz z jedynymi niezerowymi wpisami na głównej przekątnej i dwiema przekątnymi tuż nad i pod główną.
Macierz permutacji Macierzowa reprezentacja permutacji , macierz kwadratowa z dokładnie jedną jedynką w każdym wierszu i kolumnie oraz wszystkimi innymi elementami 0.
Macierz persymetryczna Macierz, która jest symetryczna względem swojej przekątnej północno-południowo-zachodniej, tj. a ij = a n - j +1, n - i +1 .
Macierz wielomianowa Macierz, której wpisami są wielomiany .
Matryca dodatnia Macierz ze wszystkimi wpisami dodatnimi.
Macierz czwartorzędowa Macierz, której wpisami są kwaterniony .
Losowa macierz Macierz, której wpisy są zmiennymi losowymi
Macierz znaków Macierz, której wpisy to +1, 0 lub −1.
Matryca podpisu Macierz diagonalna, w której elementy diagonalne mają wartość +1 lub −1.
Macierz jednowejściowa Macierz, w której pojedynczy element to jeden, a pozostałe elementy to zero.
Macierz skośno-hermitowska Kwadratowa macierz, która jest równa ujemnej jej sprzężonej transpozycji , A * = − A .
Macierz skośno-symetryczna Macierz, która jest równa minusowi swojej transpozycji , ZA T = − ZA .
Matryca Skyline Przegrupowanie wpisów macierzy pasmowej, które wymaga mniej miejsca.
Rzadka macierz Macierz ze stosunkowo małą liczbą niezerowych elementów. Algorytmy macierzy rzadkich mogą radzić sobie z ogromnymi macierzami rzadkimi, które są całkowicie niepraktyczne w przypadku algorytmów gęstych macierzy.
Macierz symetryczna Kwadratowa macierz równa swojej transpozycji A = A T ( a ja , j = a j , i ) .
Macierz Toeplitza Macierz o stałych przekątnych.
Całkowicie pozytywna matryca Macierz z wyznacznikami wszystkich jej kwadratowych podmacierzy dodatnich.
Macierz trójkątna Macierz ze wszystkimi wpisami powyżej głównej przekątnej równymi zero (dolny trójkąt) lub ze wszystkimi wpisami poniżej głównej przekątnej równymi zero (górny trójkąt).
Macierz trójdiagonalna Macierz z jedynymi niezerowymi wpisami na głównej przekątnej i przekątnymi tuż nad i pod główną.
Macierz X–Y–Z Uogólnienie na trzy wymiary koncepcji tablicy dwuwymiarowej
Macierz Vandermonde'a Wiersz składa się z 1, a , a 2 , a 3 itd., a każdy wiersz używa innej zmiennej.
macierz Walsha Kwadratowa macierz o wymiarach potęgowanych przez 2, których wpisy to +1 lub −1, oraz właściwość polegająca na tym, że iloczyn skalarny dowolnych dwóch różnych wierszy (lub kolumn) wynosi zero.
macierz Z Macierz ze wszystkimi wpisami poza przekątną mniejszymi od zera.

Macierze spełniające pewne równania

Szereg pojęć związanych z macierzami dotyczy właściwości produktów lub odwrotności danej macierzy. Iloczyn macierzowy macierzy A m -by- n i macierzy B n -by- k to macierz C m - by- k określona przez

Ten iloczyn macierzowy jest oznaczony jako AB . W przeciwieństwie do iloczynu liczb, iloczyny macierzowe nie są przemienne , to znaczy AB nie musi być równe BA . Szereg pojęć dotyczy niepowodzenia tej przemienności. Odwrotnością kwadratowej macierzy A jest macierz B (koniecznie o tym samym wymiarze co A ) taka, że ​​AB = I . Równoważnie BA = I . Odwrotność nie musi istnieć. Jeśli istnieje, b jest jednoznacznie określona i jest również nazywana odwrotnością A , oznaczoną jako A −1 .

Nazwa Wyjaśnienie Notatki
Macierz kołowa lub macierz konwolucyjna Macierz, której odwrotność jest równa jej zespolonemu sprzężeniu wejściowemu: A −1 = A . Porównaj z macierzami unitarnymi.
Macierz kongruentna Dwie macierze A i B są przystające, jeśli istnieje odwracalna macierz P taka, że ​​P T A P = B . Porównaj z podobnymi macierzami.
Macierz EP lub macierz zakresowo-hermitowska Kwadratowa macierz, która dojeżdża do pracy ze swoją odwrotnością Moore'a-Penrose'a : AA + = A + A.

Macierz idempotentna lub macierz projekcji
Macierz, która ma właściwość A ² = AA = A .
Nazwa macierzy projekcji inspiruje się obserwacją wielokrotnego rzutowania punktu na podprzestrzeń (płaszczyznę lub prostą) dającą taki sam wynik jak jedno rzutowanie .
Odwracalna macierz Kwadratowa macierz mająca multiplikatywną odwrotność , czyli macierz B taką, że AB = BA = I . Macierze odwracalne tworzą ogólną grupę liniową .
Macierz inwolucyjna Kwadratowa macierz, która jest swoją własną odwrotnością, tj. AA = I .
Macierze sygnatur , macierze Householdera (znane również jako „matryce odbicia” w celu odzwierciedlenia punktu na płaszczyźnie lub linii) mają tę właściwość.
Macierz izometryczna tj . macierz spełniająca A * A = I , gdzie A * oznacza sprzężoną transpozycję A .
Matryca nilpotentna Kwadratowa macierz spełniająca A q = 0 dla pewnej dodatniej liczby całkowitej q . Równoważnie, jedyna wartość własna A wynosi 0.
Normalna macierz Kwadratowa macierz, która komutuje ze swoją sprzężoną transpozycją : AA = A A Są to macierze, do których stosuje się twierdzenie spektralne .
Macierz ortogonalna Macierz, której odwrotność jest równa jej transpozycji , A −1 = AT . Tworzą grupę ortogonalną .
Macierz ortonormalna Macierz, której kolumny są wektorami ortonormalnymi .
Częściowo izometryczna macierz Macierz, która jest izometrią na dopełnieniu ortogonalnym swojego jądra . Równoważnie macierz spełniająca AA * A = A . Równoważnie macierz z wartościami osobliwymi , które wynoszą 0 lub 1.
Macierz osobliwa Kwadratowa macierz, która nie jest odwracalna.
Macierz jednomodułowa Odwracalna macierz z wpisami w liczbach całkowitych ( macierz liczb całkowitych ) Koniecznie wyznacznikiem jest +1 lub −1.
Macierz unipotentna Kwadratowa macierz ze wszystkimi wartościami własnymi równymi 1. Równoważnie, A - I jest nilpotentne. Zobacz także grupę unipotencjalną .
Macierz jednostkowa Kwadratowa macierz, której odwrotność jest równa jej sprzężonej transpozycji A −1 = A * .
Całkowicie jednomodułowa macierz Macierz, dla której każda nieosobliwa kwadratowa podmacierz jest jednomodułowa . Ma to pewne implikacje w relaksacji programowania liniowego programu całkowitoliczbowego .
Matryca ważenia Kwadratowa macierz, której wpisy znajdują się w {0, 1, −1} , tak że AA T = wI dla pewnej dodatniej liczby całkowitej w .

Macierze z warunkami na wartościach własnych lub wektorach własnych

Nazwa Wyjaśnienie Notatki
Macierz zbieżna Kwadratowa macierz, której kolejne potęgi zbliżają się do macierzy zerowej . Jego wartości własne mają wielkość mniejszą niż jeden.
Uszkodzona matryca Kwadratowa macierz, która nie ma pełnej bazy wektorów własnych , a zatem nie jest diagonalizowalna .
Uwłaczająca matryca Kwadratowa macierz, której minimalny wielomian jest rzędu mniejszego niż n . Równoważnie, co najmniej jedna z jej wartości własnych ma co najmniej dwa bloki Jordana .
Diagonalizowalna macierz Macierz kwadratowa podobna do macierzy diagonalnej. Ma podstawę własną , czyli pełny zestaw liniowo niezależnych wektorów własnych.
macierz Hurwitza Macierz, której wartości własne mają ściśle ujemną część rzeczywistą. Stabilny układ równań różniczkowych może być reprezentowany przez macierz Hurwitza.
macierz M Macierz Z z wartościami własnymi, których części rzeczywiste są nieujemne.
Macierz dodatnio określona Macierz hermitowska z każdą wartością własną dodatnią.
Macierz stabilności Synonim macierzy Hurwitza .
Macierz Stieltjesa Rzeczywista symetryczna dodatnio określona macierz z niedodatnimi wpisami poza przekątną. Szczególny przypadek macierzy M.

Macierze generowane przez określone dane

Nazwa Definicja Uwagi
Macierz adiugatowa Transpozycja macierzy kofaktorów Odwrotnością macierzy jest jej macierz pomocnicza podzielona przez jej wyznacznik
Rozszerzona matryca Macierz, której wiersze są konkatenacjami wierszy dwóch mniejszych macierzy Służy do wykonywania tych samych operacji na wierszach na dwóch macierzach
Macierz Bézouta Macierz kwadratowa, której wyznacznik jest wypadkową dwóch wielomianów Zobacz także macierz Sylwestra
Macierz Carlemana Nieskończona macierz współczynników Taylora funkcji analitycznej i jej potęg całkowitych Skład dwóch funkcji można wyrazić jako iloczyn ich macierzy Carlemana
Macierz Cartana Macierz powiązana albo ze skończoną algebrą asocjacyjną , albo z półprostą algebrą Liego
Macierz kofaktorów Utworzony przez kofaktory macierzy kwadratowej, czyli podpisane nieletnie , macierzy Transponowanie macierzy adjugatów
Macierz towarzysząca Macierz mająca współczynniki wielomianu jako ostatnią kolumnę i mająca wielomian jako wielomian charakterystyczny
Macierz Coxetera Macierz opisująca relacje między inwolucjami , które generują grupę Coxetera
Macierz odległości Kwadratowa macierz utworzona przez odległości parami zbioru punktów Szczególnym przypadkiem jest euklidesowa macierz odległości
Euklidesowa macierz odległości Macierz opisująca odległości parami między punktami w przestrzeni euklidesowej Zobacz także macierz odległości
Matryca fundamentalna Macierz utworzona z podstawowych rozwiązań układu liniowych równań różniczkowych
Macierz generatora W teorii kodowania macierz, której wiersze obejmują kod liniowy
Macierz Gramiana Symetryczna macierz iloczynów wewnętrznych parami zbioru wektorów w przestrzeni iloczynu wewnętrznego
macierz Hesji Kwadratowa macierz drugich pochodnych cząstkowych funkcji kilku zmiennych
Macierz gospodarstw domowych Macierz odbicia względem hiperpłaszczyzny przechodzącej przez początek układu współrzędnych
Macierz Jakobianu Macierz pochodnych cząstkowych funkcji wielu zmiennych
Macierz momentów Używany w statystyce i optymalizacji sumy kwadratów
Macierz wypłat Macierz w teorii gier i ekonomii przedstawiająca wypłaty w grze w postaci normalnej , w której gracze poruszają się jednocześnie
Wybierz macierz Macierz występująca w badaniu problemów z interpolacją analityczną
Macierz rotacji Macierz reprezentująca obrót
Macierz Seiferta Macierz w teorii węzłów , głównie do algebraicznej analizy właściwości topologicznych węzłów i połączeń. Wielomian Aleksandra
Macierz ścinania Macierz transformacji ścinania
Macierz podobieństwa Macierz wyników, które wyrażają podobieństwo między dwoma punktami danych Wyrównanie sekwencji
Matryca Sylwestra Macierz kwadratowa, której wpisy pochodzą ze współczynników dwóch wielomianów Macierz Sylwestra nie jest osobliwa wtedy i tylko wtedy, gdy dwa wielomiany są względem siebie względnie pierwsze
Macierz symplektyczna Rzeczywista macierz transformacji symplektycznej
Macierz transformacji Macierz transformacji liniowej lub transformacji geometrycznej
Macierz Wedderburna Macierz postaci używana do rangowania rozkłady redukcyjne i dwukoniugatowe Analiza rozkładów macierzy

Macierze stosowane w statystyce

Następujące macierze znajdują swoje główne zastosowanie w statystyce i teorii prawdopodobieństwa .

Macierze stosowane w teorii grafów

Następujące macierze znajdują swoje główne zastosowanie w teorii grafów i sieci .

Matryce stosowane w nauce i technice

Konkretne macierze

Inne terminy i definicje związane z macierzami

Zobacz też

Notatki

  1. Bibliografia _ _ _ 31.3.
  2. ^ ab Weisstein, Eric W. Mnożenie macierzy” . mathworld.wolfram.com . Źródło 2020-09-07 .
  3. ^ „Matryca nieobraźliwa - Encyklopedia matematyki” . encyklopedia matematyki.org . Źródło 2020-09-07 .