Коммутирующие операторы
[10/80%]Приведите пример двух коммутирующих операторов на , таких что существует подпространство , инвариантное относительно , но не относительно , и существует подпространство , инвариантное относительно , но не относительно .
Пусть — подмножество , и каждый элемент диагонализируем. Докажите, что существует базис , относительно которого каждый элемент имеет диагональную матрицу, тогда и только тогда, когда каждая пара элементов коммутирует.
Эта задача обобщает 5.76, которая рассматривает случай, когда содержит только два элемента. В этой задаче может содержать любое число элементов и даже может быть бесконечным множеством.
Пусть таковы, что . Пусть .
Докажите, что инвариантно относительно .
Докажите, что инвариантно относительно .
См. 5.18 для частного случая .
Докажите или приведите контрпример: если — диагональная матрица, а — верхнетреугольная матрица того же размера, что и , то и коммутируют.
Докажите, что пара операторов на конечномерном векторном пространстве коммутирует тогда и только тогда, когда коммутируют их двойственные операторы.
См. 3.118 для определения двойственного оператора.
Пусть — конечномерное комплексное векторное пространство и коммутируют. Докажите, что существуют , такие что
Пусть — комплексное векторное пространство, диагонализируем, а коммутирует с . Докажите, что существует базис , относительно которого имеет диагональную матрицу, а имеет верхнетреугольную матрицу.
Пусть в примере 5.72, и — коммутирующие операторы частного дифференцирования на из этого примера. Найдите базис , относительно которого и оба имеют верхнетреугольную матрицу.
Пусть — конечномерное ненулевое комплексное векторное пространство. Пусть таково, что и коммутируют для всех .
Докажите, что в существует вектор, являющийся собственным вектором для каждого элемента .
Докажите, что существует базис , относительно которого каждый элемент имеет верхнетреугольную матрицу.
Эта задача обобщает 5.78 и 5.80, которые рассматривают случай, когда содержит только два элемента. В этой задаче может содержать любое число элементов и даже может быть бесконечным множеством.
Приведите пример двух коммутирующих операторов на конечномерном вещественном векторном пространстве, таких что имеет собственное значение, не равное сумме некоторого собственного значения и некоторого собственного значения , и имеет собственное значение, не равное произведению некоторого собственного значения и некоторого собственного значения .
Эта задача показывает, что 5.81 не выполняется для вещественных векторных пространств.