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> Propuesto espectral
Jorgeston
mensaje Mar 10 2008, 09:33 PM
Publicado: #1


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Se define el espectro TEX: $\sigma(A)$ de una matriz TEX:  $A\in \mathbb{C}^{n\times n}$ como el conjunto de sus valores propios

Ademas, se define el radio espectral como TEX: $$r_{0}=\max_{\lambda\in \sigma(A)} | \lambda |$$

Una norma matricial se define en correspondencia con una norma vectorial como sigue:

TEX: $$||A||_{n}=\max_{x\neq 0} \dfrac{||Ax||_{n}}{||x||_{n}}=\max_{||x||_{n}=1} ||Ax||_{n}$$

El objetivo de este propuesto es demostrar el siguiente teorema:

Sea TEX: $A\in \mathbb{C}^{n\times n}$. Entonces TEX: $||A||_{2}=\sqrt{r_0(A^{*}A)}$


salu2

Mensaje modificado por jorgeston el Mar 10 2008, 09:34 PM
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mensaje Jun 18 2008, 01:32 PM
Publicado: #2


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eso no es analisis numerico?

en mi clase el profe la paso pero la pasadita no mas

saludos



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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
Candidato a Doctor en Estadística UC. Campus San Joaquin
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Jorgeston
mensaje Jun 18 2008, 03:31 PM
Publicado: #3


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yo lo vi en analisis numerico 2 , peor corresponde a un propuesto de matrices wink.gif
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C.F.Gauss
mensaje May 4 2015, 08:36 PM
Publicado: #4


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Tantos siglos sin matar este propuesto...aquí vamos.

TEX: <br />\noindent Notar que $(A^{\ast}A)^{\ast}=(A^{\ast}A)$ y asi, $A^{\ast}A$ es hermítica. Luego, dicha matriz tiene $n$ valores propios reales no negativos y $n$ vectores propios asociados, los cuales forman una base ortonormal de $\mathbb{C}^n$. Sea $\lambda$ un valor propio cualquiera de $A^{\ast}A$. Luego, existe $v\neq \theta$ tal que $A^{\ast}Av=\lambda v$. Se tiene que:<br />\begin{align*}<br />\|Av\|_2^2&=\langle Av,Av\rangle\\<br />&=\langle A^{\ast}Av,v\rangle\\<br />&=\langle \lambda v,v\rangle\\<br />&=\lambda\|v\|_2^2<br />\end{align*}<br />de donde $$\lambda =  \frac{\|Av\|_2^2}{\|v\|_2^2}$$<br />Sean $\lambda_1\geq \lambda_2\geq \ldots\geq \lambda_n$ los valores propios de $A^{\ast}A$, con vectores propios asociados $v_1,\ldots,v_n$ respectivamente. Luego:<br />$$ \|A\|_2^2=\max_{x\in \mathbb{C}^n-\{\theta\}}\frac{\|Ax\|_2^2}{\|x\|_2^2}\geq \frac{\|Av_1\|_2^2}{\|v_1\|_2^2}=\lambda_1=r_0(A^{\ast}A)$$<br />lo que equivale a $\sqrt{r_0(A^{\ast}A)}\leq \|A\|_2$. \\<br /><br />El resultado deseado se tiene si se logra probar que $\sqrt{r_0(A^{\ast}A)}\geq \|A\|_2$. Para ello, notemos que dado $x\in \mathbb{C}^n$:<br />$$x=\sum_{i=1}^n\alpha_i v_i$$<br />
TEX: <br />Usando este hecho:<br />\begin{align*}<br />\|Ax\|_2^2&=\langle Ax,Ax\rangle\\<br />&=(Ax)^{\ast}(Ax)\\<br />&=x^{\ast}A^{\ast}Ax\\<br />&=\left(\sum_{i=1}^n\bar{\alpha}_i v^{\ast}_i\right)A^{\ast}A\left(\sum_{j=1}^n\alpha_j v_j\right)\\<br />&=\sum_{i=1}^n\sum_{j=1}^n\lambda_j\bar{\alpha}_i \alpha_j v^{\ast}_iv_j<br />\end{align*}<br />Por la ortonormalidad de $\{v_i\}_{i=1}^n$, en la suma anterior sólo sobreviven los productos escalares cuando $i=j$, caso en el que dichos productos son iguales a 1. Luego:<br />$$\|Ax\|_2^2=\sum_{j=1}^n\lambda_j|\alpha_j|^2\leq \lambda_1\sum_{j=1}^n|\alpha_j|^2$$<br />y análogamente:<br />\begin{align*}<br />\|x\|_2^2&=\langle x,x\rangle\\<br />&=x^{\ast}x\\<br />&=\left(\sum_{i=1}^n\bar{\alpha}_i v^{\ast}_i\right)\left(\sum_{j=1}^n\alpha_j v_j\right)\\<br />&=\sum_{j=1}^n|\alpha_j|^2<br />\end{align*}<br />Tenemos de las dos relaciones anteriores que para todo $x\in \mathbb{C}^n-\{\theta\}$:<br />$$\frac{\|Ax\|_2^2}{\|x\|_2^2}\leq \dfrac{\lambda_1\displaystyle\sum_{j=1}^n|\alpha_j|^2}{\displaystyle\sum_{j=1}^n|\alpha_j|^2}=\lambda_1=r_0(A^{\ast}A)$$<br />Y aplicando raíz cuadrada y tomando supremo sobre los $x\in \mathbb{C}-\{\theta\}$, se tiene la desigualdad deseada. Por lo tanto, $ \|A\|_2=\sqrt{r_0(A^{\ast}A)}$.<br /><br />

Saludos!

P.D. Pregunta al agudo lector: ¿Cómo queda este resultado si A es hermítica?


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Dos crudas realidades
CITA(Pasten @ Jun 5 2014, 09:21 AM) *
¿Dónde están las nuevas generaciones? wasapeando y actualizando su perfil de face.


CITA(Zefidu @ Sep 3 2013, 09:55 PM) *
(...)FMAT es una gran comunidad con grandes usuarios... A excepción de algunos que se les sube el humo a la cabeza...

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nicanorsito
mensaje May 8 2015, 08:32 AM
Publicado: #5


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cuántico, yo soy mechón de L.M, en que año comprenderé estas cosas? jajaja pozo2005_bylaope.gif
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kaissa3
mensaje May 8 2015, 01:37 PM
Publicado: #6


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CITA(nicanorsito @ May 8 2015, 08:32 AM) *
cuántico, yo soy mechón de L.M, en que año comprenderé estas cosas? jajaja pozo2005_bylaope.gif

El tercer semestre te enseñaran teoría espectral en dimensión finita en álgebra lineal, con eso ya puedes intentar el problema.
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