辛矩阵
性质
凡辛矩阵皆可逆,其逆矩阵可表为
因此,辛矩阵具有如下运算性质:
此外,辛矩阵构成的集合在矩阵乘法下封闭,因此一个域F{\displaystyle F}上的所有2n{\displaystyle 2n}阶辛矩阵构成一个群,记为Sp(2n,F){\displaystyle \mathrm {Sp} (2n,F)}。事实上它是GL(2n,F){\displaystyle \mathrm {GL} (2n,F)}的闭代数子群,其维度为n(2n+1){\displaystyle n(2n+1)}。当F=R,C{\displaystyle F=\mathbb {R} ,\mathbb {C} }时,Sp(2n,F){\displaystyle \mathrm {Sp} (2n,F)}带有自然的(复)李群结构。
由定义可知辛矩阵的行列式等于± ± -->1{\displaystyle \pm 1};事实上,可以利用Pfaffian的公式:
由于MTΩ Ω -->M=Ω Ω -->{\displaystyle M^{T}\Omega M=\Omega }、Pf(Ω Ω -->)≠ ≠ -->0{\displaystyle {\mbox{Pf}}(\Omega )\neq 0},遂导出det(M)=1{\displaystyle det(M)=1}。
当n=1{\displaystyle n=1}时,有Sp(2)=SL(2){\displaystyle \mathrm {Sp} (2)=\mathrm {SL} (2)}。换言之:二阶扭对称矩阵即行列式等于一的二阶矩阵。
扭对称变换
在线性代数的抽象框架里,我们可以用偶数维向量空间V{\displaystyle V}上的线性变换取代偶数阶矩阵,并固定一个非退化反对称双线性形ω ω -->:V× × -->V→ → -->F{\displaystyle \omega :V\times V\to F}以取代矩阵Ω Ω -->{\displaystyle \Omega }(赋有这类双线性形的空间称为扭对称向量空间),如此便得到与基底无关的定义:
考虑η η -->:=∧ ∧ -->dim -->V2ω ω -->{\displaystyle \eta :=\wedge ^{\frac {\dim V}{2}}\omega },由于L∗ ∗ -->(ω ω -->)=ω ω -->{\displaystyle L^{*}(\omega )=\omega },故L∗ ∗ -->(η η -->)=η η -->{\displaystyle L^{*}(\eta )=\eta };另一方面,L∗ ∗ -->(η η -->)=(detL)⋅ ⋅ -->η η -->{\displaystyle L^{*}(\eta )=(\det L)\cdot \eta },于是得到detL=1{\displaystyle \det L=1}。由此导出扭对称变换之行列式值等于一。
固定V{\displaystyle V}的一组基,借此将L{\displaystyle L}写成矩阵M{\displaystyle M},并将ω ω -->{\displaystyle \omega }表成斜对称矩阵Ω Ω -->{\displaystyle \Omega },便回到先前的定义:
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