共轭矩阵

共轭复数:实数部分相同而虚数部分互为相反数的两个复数。矩阵的共轭转置:把矩阵转置后,再把每一个数换成它的共轭复数。

标准定义,通常记做A^*或者A^H,偶尔记做A',一般来讲A^H的写法不会有歧义。
另外,A^*也经常用于记伴随矩阵,同样,用adj(A)表示A的伴随不会有歧义。
A转置共轭A^H和A的伴随阵adj(A)没有直接关系。

共轭矩阵究竟如何定义取决于其中的“共轭”是如何定义的:
1.如果共轭是指“复共轭”,那么共轭矩阵就是指相应的复共轭矩阵,记为A*
2.如果共轭是指“厄米共轭”,那么共轭矩阵就是指相应的复共轭转置矩阵(一些线性代数书也会将共轭转置矩阵记为A*或A^H),在量子力学的书里会将之记成A^+

共轭是一个很泛的概念,不同书的作者会对之有不同的定义,不同的记法,目前尚无统一的定义。在具体使用的时候只需对所说的“共轭”以及相应的记号作适当的说明即可。

3.伴随矩阵有两种,这是由于不同的英文翻译成相同的中文所造成的:
Adjugate matrix,即A的余子矩阵的转置矩阵
Adjoint matrix,即A的复共轭转置矩阵,在这种翻译情况下,伴随矩阵与厄米共轭矩阵是指同一样东西。

### Matlab 中共轭矩阵的处理方式 在 MATLAB 中,可以通过特定的操作符来实现矩阵共轭操作。以下是关于共轭矩阵的相关说明: #### 1. 矩阵共轭转置 MATLAB 提供了一个简洁的方式用于计算矩阵的 **共轭转置**,即通过 `'` 运算符完成。对于一个复数矩阵 `a`,执行 `a'` 将返回其共轭转置矩阵[^1]。 ```matlab % 示例代码:计算共轭转置 a = [1+2i, 3-4i; 5+6i, 7-8i]; b = a'; % b 是 a 的共轭转置 disp(b); ``` 上述代码中,`a'` 不仅会交换矩阵的行列位置(转置),还会对每个元素取复共轭。 --- #### 2. 矩阵的单纯转置 如果只需要单纯的转置而不涉及复共轭,则可以使用 `.'` 运算符。此运算符不会改变复数部分,仅仅是对矩阵进行转置操作。 ```matlab % 示例代码:计算单纯转置 c = a.'; % c 是 a 的单纯转置 disp(c); ``` 在此情况下,即使输入矩阵包含复数,也不会对其虚部做任何修改。 --- #### 3. 复数矩阵的逐元素共轭 为了单独获取矩阵中每一个复数的共轭值,可利用内置函数 `conj()` 实现这一功能[^5]。 ```matlab % 示例代码:逐元素求复共轭 d = conj(a); % d 是 a 的逐元素复共轭 disp(d); ``` 该方法适用于需要分别处理实部和虚部的情况,尤其当不希望同时进行转置时非常有用。 --- #### 4. 结合其他矩阵运算 除了基本的共轭与转置外,在实际应用中可能还需要结合其他的矩阵运算。例如,矩阵乘法遵循严格的维度匹配规则,并按照线性代数中的定义来进行计算[^2]。 ```matlab % 示例代码:结合矩阵乘法 e = [1, 2; 3, 4]; f = [5, 6; 7, 8]; g = e * (f'); % g 是 e 和 f 转置后的乘积 disp(g); ``` 此处 `(f')` 表示先对矩阵 `f` 取共轭再转置,之后参与后续的矩阵乘法运算。 --- #### 5. 特殊矩阵生成及其共轭特性 MATLAB 支持多种特殊矩阵类型的快速生成,这些矩阵同样支持共轭操作。例如零矩阵 (`zeros`)、全一矩阵 (`ones`)、单位矩阵 (`eye`) 等均可作为基础数据结构进一步扩展至复杂场景下[^3]。 ```matlab % 示例代码:特殊矩阵共轭测试 h = eye(3) + 1j*rand(3); % 构造含复数的单位矩阵 k = h'; % k 是 h 的共轭转置 l = h.'; % l 是 h 的单纯转置 m = conj(h); % m 是 h 的逐元素复共轭 disp(k), disp(l), disp(m); ``` 以上展示了如何基于不同需求灵活运用各种形式的共轭变换。 --- ### 总结 通过对 `'`, `.'` 以及 `conj()` 函数的学习,能够全面掌握 MATLAB 下针对复数矩阵的各种共轭处理手段。无论是简单的单步操作还是复杂的多级组合,都可以高效达成目标。
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