数学 › 数値線形代数 › 固有値の計算 I

ベクトルどうし・ベクトルと部分空間のなす角

定義 2.1(「固有値の計算 I」§2)

x,v∈Cn\boldsymbol{x}, \boldsymbol{v} \in \mathbb{C}^n を零でないベクトルとする。v\boldsymbol{v} への直交射影を Pvx=v∗xv∗vvP_{\boldsymbol{v}}\boldsymbol{x} = \dfrac{\boldsymbol{v}^{*}\boldsymbol{x}}{\boldsymbol{v}^{*}\boldsymbol{v}}\boldsymbol{v} とし、

cos⁡∠(x,v)=∣v∗x∣∥x∥∥v∥,sin⁡∠(x,v)=∥x−Pvx∥∥x∥\cos\angle(\boldsymbol{x}, \boldsymbol{v}) = \frac{|\boldsymbol{v}^{*}\boldsymbol{x}|}{\|\boldsymbol{x}\|\|\boldsymbol{v}\|},\qquad \sin\angle(\boldsymbol{x}, \boldsymbol{v}) = \frac{\|\boldsymbol{x} - P_{\boldsymbol{v}}\boldsymbol{x}\|}{\|\boldsymbol{x}\|}

と定める。cos⁡∠≠0\cos\angle \ne 0 のとき tan⁡∠=sin⁡∠/cos⁡∠\tan\angle = \sin\angle/\cos\angle とする。角 ∠(x,v)∈[0,π/2]\angle(\boldsymbol{x}, \boldsymbol{v}) \in [0, \pi/2] はこの正弦・余弦をもつ角である。

部分空間 S≠{0}\mathcal{S} \ne \{\boldsymbol{0}\} への直交射影を PSP_{\mathcal{S}} とするとき(定理 7.1[内積空間とグラム・シュミット直交化] により存在する)、sin⁡∠(x,S)=∥x−PSx∥/∥x∥\sin\angle(\boldsymbol{x}, \mathcal{S}) = \|\boldsymbol{x} - P_{\mathcal{S}}\boldsymbol{x}\|/\|\boldsymbol{x}\| とおき、部分空間 U\mathcal{U} から S\mathcal{S} への隔たりを

d(U,S)=sup⁡x∈U, x≠0sin⁡∠(x,S)d(\mathcal{U}, \mathcal{S}) = \sup_{\boldsymbol{x}\in\mathcal{U},\ \boldsymbol{x}\ne\boldsymbol{0}} \sin\angle(\boldsymbol{x}, \mathcal{S})

で定める。

本文で読む(前後の説明と例)→

閉包の状態

定義

定義は閉包の起点です(証明を要しません)。

印の意味: ✓公理まで証明済み ・ △証明あり(閉包未完)・ ※主張のみ。テーマごとの集計は 閉包の状況。

これを使っている定理 証明で参照している 1 件