定理4.11
让A,B类∈ ℂn、 n个.然后A类≤ C类电子 B类当且仅当存在酉矩阵U型^令人满意的
A类=U型^[T型S公司^1S公司^200000N个22]U型^∗,(38年)
B类=U型^[T型S公司^1负极T型负极1S公司^1T型1S公司^2负极T型负极1S公司^1S公司10T型1S公司100N个2]U型^∗,(38亿)
其中T和T1可逆,N22和N2是幂零的,并且N个22≤负极N个2。
证明
让A类≤ C类电子 B类、和A类=A类1+A类2和B类=B类1+B类2是的核心EP分解A类和B类分别是。然后A类1≤#B类1和A类2≤负极B类2.通过应用引理2.5,定理4.7和A类1≤#B类1,我们有
B类1=U型^[T型S公司^1负极T型负极1S公司^1T型1S公司^2负极T型负极1S公司^1S公司10T型1S公司1000]U型^∗,B类2=U型^[00000000N个2]U型^∗,
哪里U型^,T型,T型1,[N个11N个12N个21N个22]和N个2如中所示定理4.7。
自A类2≤负极B类2,我们有rk(B类2负极A类2)=克(B类2)−rk(千克)(A类2),也就是说,
第页k个([000N个2]负极[N个11N个12N个21N个22])=第页k个(N个2)负极第页k个([N个11N个12N个21N个22])。(39)
此外,很容易检查
第页k个(N个2)负极第页k个([N个11N个12N个21N个22])≤第页k个(N个2)负极第页k个(N个22)≤第页k个(N个2负极N个22)≤第页k个([000N个2]负极[N个11N个12N个21N个22])。(40)
应用(39)到(40)我们获得
第页k个(N个22)=第页k个([N个11N个12N个21N个22])(41)
第页k个(N个2)负极第页k个(N个22)=第页k个(N个2负极N个22)。(42)
因此,我们获得
N个22≤负极N个2。(43)
自N个22≤负极N个2,存在非奇异矩阵P(P)和问这样的话
N个22=P(P)[天100000000]问, N个2=P(P)[天1000天20000]问,
哪里天1和天2非奇异,(参见[12,定理3.7.3])。由此可见
第页k个(N个22)=第页k个(天1) 一n个d日 第页k个(N个2)负极第页k个(N个22)=第页k个(天2)。(44)
表示
N个12=[M(M)12M(M)13M(M)14]问 一n个d日 N个21=P(P)[M(M)21M(M)31M(M)41]。(45)
然后
[N个11N个12N个21N个22]=[我第页k个(N个11)00P(P)][N个11M(M)12M(M)13M(M)14M(M)21天100M(M)31000M(M)41000][我第页k个(N个11)00问]
和
第页k个([N个11N个12N个21N个22])=第页k个(天1)+第页k个([M(M)13M(M)14])+第页k个([M(M)31M(M)41]) +第页k个(N个11负极M(M)12天1负极1M(M)21)
它源自(44)和(41)那个
M(M)13=0,M(M)14=0, M(M)31=0 一n个d日 M(M)41=0(46)
因此,
[负极N个11负极N个12负极N个21N个2负极N个22]=[我第页k个(N个11)00P(P)][负极N个11负极M(M)1200负极M(M)2100000天200000][我第页k个(N个11)00问]。
通过应用(41),(44)和[N个11N个12N个21N个22]≤负极[000N个2],我们推导出
第页k个([000N个2]负极[N个11N个12N个21N个22])=第页k个([N个11M(M)12M(M)210])+第页k个(天2)=第页k个(N个2)负极第页k个(N个22)=第页k个(天2)。
因此,[N个11M(M)12M(M)210]=0也就是说,N个11= 0,M(M)12=0和M(M)21= 0. 通过应用(45)和(46),我们获得N个11= 0,N个12=0和N个21= 0. 因此,我们获得(38年)和(38b)。
让A类和B类形式如(38年)和(38亿)。很容易检查A类=A类1+A类2和B类=B类1+B类2是的核心EP分解A类和B类分别为和
A类1=U型^[T型S公司^1S公司^2000000]U型^∗,A类2=U型^[00000000N个22]U型^∗;B类1=U型^[T型S公司^1负极T型负极1S公司^1T型1S公司^2负极T型负极1S公司^1S公司10T型1S公司1000]U型^∗,B类2=U型^[00000000N个2]U型^∗。
它源自(23)和N个22≤负极N个2那个A类1≤#B类1和A类2≤负极B类2因此,A类≤ C类电子 B类.□
证明
让A类,B类∈ ℂn、 n个.然后A类和B类具有定理4.11中给出的形式。根据A类≤ C类电子 B类,我们有N个22≤负极N个2也就是说,
第页k个(N个2负极N个22)=第页k个(N个2)负极第页k个(N个22)。(47)
自T型和T型1是可逆的,因此
第页k个(B类)=第页k个(T型)+第页k个(T型1)+第页k个(N个2);第页k个(A类)=第页k个(T型)+第页k个(N个22);第页k个(B类负极A类)=第页k个([0负极T型负极1S公司^1T型1负极T型负极1S公司^1S公司10T型1S公司100N个2负极N个22])=第页k个([我第页k个(T型)T型负极1S公司^100我第页k个(T型1)000我n个负极第页k个(T型)负极第页k个(T型1)][0负极T型负极1S公司^1T型1负极T型负极1S公司^1S公司10T型1S公司100N个2负极N个22])=第页k个([T型1S公司10N个2负极N个22])=第页k个([T型100N个2负极N个22])=第页k个(T型1)+第页k个(N个2负极N个22)。(48)
因此,通过应用(22),(47)和(48)我们导出rk(B类负极A类)=克(B类)−rk(千克)(A类),也就是说,A类≤负极B类。