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问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 13:01
newIdRobot
《线性代数》里面其他的部分,当年来回看几次或找找资料,都大概能看懂。唯一性也比较好理解。

哪本书解释Jordan Normal Form存在性,最容易懂?

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 13:48
YWY
我知道的方法,通过λI - A的Smith normal form得到对应的Jordan Normal Form。至于哪本书有严格证明,哪本书说得清楚,我就不知道了,我自己也只是记住一些定理的表述,证明早都忘了。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 16:31
FoxMe
newIdRobot 写了: 2023年 1月 8日 13:01 《线性代数》里面其他的部分,当年来回看几次或找找资料,都大概能看懂。唯一性也比较好理解。

哪本书解释Jordan Normal Form存在性,最容易懂?
都不大容易懂。我以前学的是国内的中文书,通过不变子空间来证明的。

外国的书Horn & Johnson, Matrix Analysis, 通过数学归纳法来证明的,更是不知其所以然。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 17:04
TheMatrix
YWY 写了: 2023年 1月 8日 13:48 我知道的方法,通过λI - A的Smith normal form得到对应的Jordan Normal Form。至于哪本书有严格证明,哪本书说得清楚,我就不知道了,我自己也只是记住一些定理的表述,证明早都忘了。
算法上好像的确不容易得到Jordan normal form。

还是涉及到找不变子空间的问题。

比如一个matrix A。假设eigenvalue和对应的eigenvector都找出来了。比如考虑一个eigenvalue λ,假设代数重数是n,几何重数是m<=n。那么不变子空间的分解就是n维分配到m个块中的一种分法,但是不知道是哪种。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 17:50
rgg
我没有去重新核对,凭记忆,龚升的线性代数五讲还是六讲从模理论角度复习线性代数,讲到乔丹标准型,非常好。
还有usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的,可能更好,因为是写给(天才)中学生的。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 18:02
rgg
我感觉用多项式分解研究矩阵标准型和用群函数研究群表示有相似之处。。。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 18:37
YWY
TheMatrix 写了: 2023年 1月 8日 17:04 算法上好像的确不容易得到Jordan normal form。

还是涉及到找不变子空间的问题。

比如一个matrix A。假设eigenvalue和对应的eigenvector都找出来了。比如考虑一个eigenvalue λ,假设代数重数是n,几何重数是m<=n。那么不变子空间的分解就是n维分配到m个块中的一种分法,但是不知道是哪种。
rgg 写了: 2023年 1月 8日 17:50 我没有去重新核对,凭记忆,龚升的线性代数五讲还是六讲从模理论角度复习线性代数,讲到乔丹标准型,非常好。
还有usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的,可能更好,因为是写给(天才)中学生的。
通过λI - A的Smith normal form,对角线上的多项式叫做invariant factors,把它们进行完全分解,就对应约当子块。比如一个4 x 4矩阵A,如果Smith normal form对角线上的多项式是1, 1, λ-2, (λ-2)2(λ-3),那么对应λ-2就是1 x 1的特征值为2的约当子块,对应(λ-2)2就是2 x 2的特征值为2的约当子块,对应λ-3就是1 x 1的特征值为3的约当子块,放一起就是原矩阵A的约当标准型。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 19:23
TheMatrix
YWY 写了: 2023年 1月 8日 18:37 通过λI - A的Smith normal form,对角线上的多项式叫做invariant factors,把它们进行完全分解,就对应约当子块。比如一个4 x 4矩阵A,如果Smith normal form对角线上的多项式是1, 1, λ-2, (λ-2)2(λ-3),那么对应λ-2就是1 x 1的特征值为2的约当子块,对应(λ-2)2就是2 x 2的特征值为2的约当子块,对应λ-3就是1 x 1的特征值为3的约当子块,放一起就是原矩阵A的约当标准型。
嗯。这个不错。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 20:46
TheMatrix
rgg 写了: 2023年 1月 8日 18:02 我感觉用多项式分解研究矩阵标准型和用群函数研究群表示有相似之处。。。
矩阵的特征多项式在多大程度上决定了一个矩阵。用群函数研究群表示,似乎方向相反….

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 20:51
TheMatrix
YWY 写了: 2023年 1月 8日 18:37 通过λI - A的Smith normal form,对角线上的多项式叫做invariant factors,把它们进行完全分解,就对应约当子块。比如一个4 x 4矩阵A,如果Smith normal form对角线上的多项式是1, 1, λ-2, (λ-2)2(λ-3),那么对应λ-2就是1 x 1的特征值为2的约当子块,对应(λ-2)2就是2 x 2的特征值为2的约当子块,对应λ-3就是1 x 1的特征值为3的约当子块,放一起就是原矩阵A的约当标准型。
嗯,似乎比特征多项式还好,特征多项式把同根的项都合并了。这个区分了位置。分的越清信息越多。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 22:01
TheMatrix
TheMatrix 写了: 2023年 1月 8日 20:51 嗯,似乎比特征多项式还好,特征多项式把同根的项都合并了。这个区分了位置。分的越清信息越多。
也就是这个Smith normal form的“特征多项式”完全决定了一个矩阵(operator)。Jordan canonical form也完全决定了一个矩阵。up to a basis change.

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 23:20
YWY
TheMatrix 写了: 2023年 1月 8日 22:01 也就是这个Smith normal form的“特征多项式”完全决定了一个矩阵(operator)。Jordan canonical form也完全决定了一个矩阵。up to a basis change.
是的。两个n x n矩阵A和B相似当且仅当λI - A和λI - B有相同的Smith normal form。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 8日 23:26
TheMatrix
YWY 写了: 2023年 1月 8日 23:20 是的。两个n x n矩阵A和B相似当且仅当λI - A和λI - B有相同的Smith normal form。
嗯。这个Smith normal form的算法也很有用。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 09:51
FoxMe
rgg 写了: 2023年 1月 8日 17:50 我没有去重新核对,凭记忆,龚升的线性代数五讲还是六讲从模理论角度复习线性代数,讲到乔丹标准型,非常好。
还有usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的,可能更好,因为是写给(天才)中学生的。
多谢!龚升的线性代数五讲是这本书的附录:
http://home.ustc.edu.cn/~hjz346594825/f ... ngbook.pdf
值得一看,不过门槛比较高。一般的线性代数研究线性空间,但是模是更广泛的线性结构。解决了我对约当标准型的疑惑:一般的域上矩阵只能相似于分块对角矩阵(对应于群表示论中的Maschke定理);在代数封闭域中,相似于约当标准型。

能否提供链接:usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 09:54
FoxMe
YWY 写了: 2023年 1月 8日 23:20 是的。两个n x n矩阵A和B相似当且仅当λI - A和λI - B有相同的Smith normal form。
这个也是门槛比较高:Smith normal form适用于环上的矩阵,类似于域上的矩阵的SVD。

看来容易懂的初等证明难找。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 10:16
FoxMe
龚升的线性代数五讲开篇:中国的“天”、“地”、“人”、“物”等四元,也就是相当于现 在用 x, y, z, w 。

小学里学习的数学叫算术,主要是讨论数字的一些运算,这些内容人们很早就 已经知道,并沿用了几千年,直到后来,产生了“数字符号化”,才彻底改变了这种状 况“.数字符号化”就是用符号代替数字.这件事在我国发生在宋元时代(约公元 13 世纪五六十年代),当时有“天元术”及“四元术”.也就是将未知数记作“天”元,后 来将两个、三个及四个未知数记作“天”、“地”、“人”、“物”等四元,也就是相当于现 在用 x, y, z, w 来表达四个未知数.有了这些“元”,也就可以解一些代数方程与联 立方程组了.在西方,彻底完成数字符号化是在公元 16 世纪“.数字符号化”的产 生标志着代数学“史前时期”的结束和代数学的诞生.

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 11:23
YWY
FoxMe 写了: 2023年 1月 9日 10:16 龚升的线性代数五讲开篇:中国的“天”、“地”、“人”、“物”等四元,也就是相当于现 在用 x, y, z, w 。

小学里学习的数学叫算术,主要是讨论数字的一些运算,这些内容人们很早就 已经知道,并沿用了几千年,直到后来,产生了“数字符号化”,才彻底改变了这种状 况“.数字符号化”就是用符号代替数字.这件事在我国发生在宋元时代(约公元 13 世纪五六十年代),当时有“天元术”及“四元术”.也就是将未知数记作“天”元,后 来将两个、三个及四个未知数记作“天”、“地”、“人”、“物”等四元,也就是相当于现 在用 x, y, z, w 来表达四个未知数.有了这些“元”,也就可以解一些代数方程与联 立方程组了.在西方,彻底完成数字符号化是在公元 16 世纪“.数字符号化”的产 生标志着代数学“史前时期”的结束和代数学的诞生.
我们还有甲乙丙丁这些符号。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 12:24
TheMatrix
FoxMe 写了: 2023年 1月 9日 09:51 多谢!龚升的线性代数五讲是这本书的附录:
http://home.ustc.edu.cn/~hjz346594825/f ... ngbook.pdf
值得一看,不过门槛比较高。一般的线性代数研究线性空间,但是模是更广泛的线性结构。解决了我对约当标准型的疑惑:一般的域上矩阵只能相似于分块对角矩阵(对应于群表示论中的Maschke定理);在代数封闭域中,相似于约当标准型。

能否提供链接:usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的
看了一下。门槛是比较高。Jordan canonical form属于线性代数比较高级的部分。我以前学得比较粗略。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 12:26
TheMatrix
FoxMe 写了: 2023年 1月 9日 09:54 这个也是门槛比较高:Smith normal form适用于环上的矩阵,类似于域上的矩阵的SVD。

看来容易懂的初等证明难找。
嗯。对。SVD我没学过。

Re: 问下:哪本书里面证明Jordan Normal Form存在性,最容易懂

发表于 : 2023年 1月 9日 12:33
TheMatrix
FoxMe 写了: 2023年 1月 9日 09:51 多谢!龚升的线性代数五讲是这本书的附录:
http://home.ustc.edu.cn/~hjz346594825/f ... ngbook.pdf
值得一看,不过门槛比较高。一般的线性代数研究线性空间,但是模是更广泛的线性结构。解决了我对约当标准型的疑惑:一般的域上矩阵只能相似于分块对角矩阵(对应于群表示论中的Maschke定理);在代数封闭域中,相似于约当标准型。

能否提供链接:usa -canada mathcamp 某一年的讲义讲线性代数和模论的
PID模分解定理我以前基本上就是直接接受了。看来这里有不trivial的地方啊。比如循环分解定理:找一个向量v,它生成的子模是一个direct summand。这个direct summand的要求不容易证明。