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千葉大学 融合理工学府 数学情報科学専攻 数学・情報数理学コース 2017年8月実施 専門 A1

Author

祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)

Description

V=M3(C)V=M_3(\mathbb C) とし、fA(X)=AX+XAf_A(X)=AX+XA と定める。

(1) fAαI=fA2αidVf_{A-\alpha I}=f_A-2\alpha\operatorname{id}_V を示せ。(2) B=P1APB=P^{-1}AP ならば fB=φfAφ1f_B=\varphi f_A\varphi^{-1} となる同型 φ:VV\varphi:V\to V が存在することを示せ。

(3) 次の TT の Jordan 標準形を求めよ。変換行列は不要である。

T=(111111224).T=\begin{pmatrix}1&-1&1\\-1&1&1\\-2&-2&4\end{pmatrix}.

(4) fTf_T の Jordan 標準形を求めよ。

题目描述

V=M3(C)V=M_3(\mathbb C),定义线性变换 fA(X)=AX+XAf_A(X)=AX+XA

(1) 证明 fAαI=fA2αidf_{A-\alpha I}=f_A-2\alpha\operatorname{id}。(2) 证明相似矩阵对应的 fA,fBf_A,f_B 也相似。(3) 求上列矩阵 TT 的 Jordan 标准形,无需变换矩阵。(4) 求 fTf_T 的 Jordan 标准形。

Kai

(1) 任意の XX に対して

(AαI)X+X(AαI)=AX+XA2αX.(A-\alpha I)X+X(A-\alpha I)=AX+XA-2\alpha X.

(2) φ(X)=P1XP\varphi(X)=P^{-1}XP とすれば、φ\varphi は同型であり、直接計算から φfAφ1(X)=BX+XB\varphi f_A\varphi^{-1}(X)=BX+XB

(3) N=T2IN=T-2I とおくと rankN=1,N2=0\operatorname{rank}N=1,N^2=0。したがって

JT=J2(2)J1(2).J_T=J_2(2)\oplus J_1(2).

(4) (1)(2) より TT2I+E122I+E_{12} に置き換えてよい。L(X)=E12X+XE12L(X)=E_{12}X+XE_{12} とすれば fTf_T4I+L4I+L と相似である。成分計算により

rankL=4,L2(X)=2E12XE12,rankL2=1,L3=0.\operatorname{rank}L=4,\qquad L^2(X)=2E_{12}XE_{12},\qquad \operatorname{rank}L^2=1,\qquad L^3=0.

よって長さ 33 の鎖が一つ、長さ 22 の鎖が二つ、長さ 11 の鎖が二つある。答えは

J3(4)J2(4)J2(4)J1(4)J1(4).\boxed{J_3(4)\oplus J_2(4)\oplus J_2(4)\oplus J_1(4)\oplus J_1(4)}.