矩阵分析 方阵幂级数与方阵函数

矩阵分析 方阵幂级数与方阵函数

一、方阵幂级数

1、方阵幂级数概念

设 { c k } \{c_k\} {ck} 是复数列, ∀ X ∈ C n × n \forall X \in \mathbb{C}^{n \times n} ∀X∈Cn×n,称
∑ k = 0 ∞ c k X k = c 0 E + c 1 X + c 2 X 2 + ⋯ + c k X k + ⋯ \sum_{k=0}^{\infty} c_k X^k = c_0 E + c_1 X + c_2 X^2 + \cdots + c_k X^k + \cdots k=0∑∞ckXk=c0E+c1X+c2X2+⋯+ckXk+⋯

为方阵 X X X 的幂级数, c k c_k ck 称为第 k k k 项的系数。

2、方阵幂级数收敛概念

若当 X = A X=A X=A 时方阵级数
∑ k = 0 ∞ c k X k = c 0 E + c 1 X + c 2 X 2 + ⋯ + c k X k + ⋯ \sum_{k=0}^{\infty} c_k X^k = c_0 E + c_1 X + c_2 X^2 + \cdots + c_k X^k + \cdots k=0∑∞ckXk=c0E+c1X+c2X2+⋯+ckXk+⋯

收敛(或绝对收敛),其和记为 f ( A ) f(A) f(A),则称 ∑ k = 0 ∞ X k \sum_{k=0}^{\infty}X^k ∑k=0∞Xk 在点 A A A 处收敛(或绝对收敛)。

3、方阵幂级数收敛判定

设幂级数 ∑ k = 0 ∞ c k z k \sum_{k=0}^{\infty}c_kz^k ∑k=0∞ckzk 的收敛半径为 R R R, X ∈ C n × n X \in \mathbb{C}^{n \times n} X∈Cn×n 的谱半径为 ρ ( X ) \rho(X) ρ(X),则

  1. 当 ρ ( X ) < R \rho(X)<R ρ(X)<R 时,方阵幂级数绝对收敛
  2. 当 ρ ( X ) < R \rho(X)<R ρ(X)<R 时,方阵幂级数发散

收敛半径 R R R 的求解:
R = lim ⁡ k → ∞ ∣ c k + 1 c k ∣ R=\lim_{k \to \infty}|\frac{c_{k+1}}{c_k}| R=k→∞lim∣ckck+1∣


推论三项这里实际上是利用的谱半径是方阵范数的下确界来推导出来的

例题:


这道题目本质上和上面的题目是一样的,令 B = E − A B=E-A B=E−A,就可以得到 ∥ B ∥ < 1 \|B\|<1 ∥B∥<1,那么 ρ ( B ) < 1 \rho(B) < 1 ρ(B)<1,所以幂级数收敛

并且可以按上面的步骤证明和函数为 A − 1 A^{-1} A−1


二、方阵函数

1、几个常用的方阵函数

通过麦克劳林展开式定义方阵函数:


2、常见方阵函数的性质



相关推荐
京和动物医院·总院3 分钟前
2026年未央区宠物医院:如何挑选最适合您爱宠的健康守护者
大数据·人工智能·python
液态不合群3 分钟前
AI×低代码工作流:破解制造业数字化流程异构困局
人工智能·低代码
武子康4 分钟前
Copilot Code Review 从固定 Reviewer 演进为可编程 Runtime,仓库控制面、Setup 供应链、Runner 资源和 MCP 工具同时被纳入审查决策
人工智能·github·aigc
吠品4 分钟前
五子棋AI对战功能实现与多难度策略设计
人工智能
刘小八6 分钟前
RAG 文档切分不是越细越好:选择 Chunk Size 与 Overlap
人工智能·python·语言模型
互联网中的一颗神经元8 分钟前
小白python入门 - 23. Python 正则表达式的应用
python·正则表达式
雪碧透心凉_9 分钟前
while 循环与循环嵌套
开发语言·python
商业模式源码开发10 分钟前
2026年GEO优化全解析:生成式引擎优化如何重构企业流量与品牌护城河
大数据·人工智能·ai
初学者,亦行者15 分钟前
利用pyecharts自动化绘制漏斗图保姆级教程
python·信息可视化·数据分析
变量未定义~21 分钟前
最小生成树1(Prim模板)、最小生成树2(kruskal模板)、最近公共祖先(模板)
算法