matheraum.de
Raum für Mathematik
Offene Informations- und Nachhilfegemeinschaft

Für Schüler, Studenten, Lehrer, Mathematik-Interessierte.
Hallo Gast!einloggen | registrieren ]
Startseite · Forum · Wissen · Kurse · Mitglieder · Team · Impressum
Forenbaum
^ Forenbaum
Status Mathe
  Status Schulmathe
    Status Primarstufe
    Status Mathe Klassen 5-7
    Status Mathe Klassen 8-10
    Status Oberstufenmathe
    Status Mathe-Wettbewerbe
    Status Sonstiges
  Status Hochschulmathe
    Status Uni-Analysis
    Status Uni-Lin. Algebra
    Status Algebra+Zahlentheo.
    Status Diskrete Mathematik
    Status Fachdidaktik
    Status Finanz+Versicherung
    Status Logik+Mengenlehre
    Status Numerik
    Status Uni-Stochastik
    Status Topologie+Geometrie
    Status Uni-Sonstiges
  Status Mathe-Vorkurse
    Status Organisatorisches
    Status Schule
    Status Universität
  Status Mathe-Software
    Status Derive
    Status DynaGeo
    Status FunkyPlot
    Status GeoGebra
    Status LaTeX
    Status Maple
    Status MathCad
    Status Mathematica
    Status Matlab
    Status Maxima
    Status MuPad
    Status Taschenrechner

Gezeigt werden alle Foren bis zur Tiefe 2

Navigation
 Startseite...
 Neuerdings beta neu
 Forum...
 vorwissen...
 vorkurse...
 Werkzeuge...
 Nachhilfevermittlung beta...
 Online-Spiele beta
 Suchen
 Verein...
 Impressum
Das Projekt
Server und Internetanbindung werden durch Spenden finanziert.
Organisiert wird das Projekt von unserem Koordinatorenteam.
Hunderte Mitglieder helfen ehrenamtlich in unseren moderierten Foren.
Anbieter der Seite ist der gemeinnützige Verein "Vorhilfe.de e.V.".
Partnerseiten
Dt. Schulen im Ausland: Mathe-Seiten:Weitere Fächer:

Open Source FunktionenplotterFunkyPlot: Kostenloser und quelloffener Funktionenplotter für Linux und andere Betriebssysteme
StartseiteMatheForenLineare Algebra - MatrizenEigenschaft hermitesche Matrix
Foren für weitere Studienfächer findest Du auf www.vorhilfe.de z.B. Astronomie • Medizin • Elektrotechnik • Maschinenbau • Bauingenieurwesen • Jura • Psychologie • Geowissenschaften
Forum "Lineare Algebra - Matrizen" - Eigenschaft hermitesche Matrix
Eigenschaft hermitesche Matrix < Matrizen < Lineare Algebra < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
Ansicht: [ geschachtelt ] | ^ Forum "Lineare Algebra - Matrizen"  | ^^ Alle Foren  | ^ Forenbaum  | Materialien

Eigenschaft hermitesche Matrix: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:20 Do 03.09.2015
Autor: laupl

Hallo,
ich habe eine Frage aus der Praxis. Versuche mal die mathematisch korrekt zu formulieren. Falls ich das nicht "sauber" hinbekomme, bitte gerne rückfragen.

Zunächst ein paar Definitionen:
$k=1...K [mm] \in \IR$ [/mm] ist ein Index
[mm] $m\vspace{}$ [/mm] ist ein bestimmter Wert von [mm] $k\vspace{}$ [/mm]
[mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] ist eine hermitesche $[N [mm] \times [/mm] N]$ Matrix [mm] $\in \IC$ [/mm]
[mm] $\boldsymbol{w}_k$ [/mm] ist ein $[N [mm] \times [/mm] 1]$ Vektor [mm] $\in \IC$; [/mm] davon gibt es [mm] $K\vspace{}$ [/mm] verschiedene
H bedeutet hermitesch, also komplex konjugiert und transponiert
[mm] $\gamma^2 \in \IR$ [/mm] ist die Kohärenz

Berechnet werden soll die Kohärenz [mm] $\gamma_{k,m}^2$ [/mm] zwischen allen [mm] $k\vspace{}$ [/mm] und einem fixen [mm] $m\vspace{}$: [/mm]
[mm] $\gamma_{k,m}^2=\frac{|\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m|^2}{(\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_k)(\boldsymbol{w}_m^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m)}$ [/mm]

Für $k=m$ ergibt sich eine Kohärenz von 1. Soweit so gut.
Nun habe ich aber festgestellt, dass es [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] gibt, für welche sich [mm] $\gamma_{k,m}^2=1 \quad \forall \quad [/mm] k$ ergibt.

Die Frage lautet nun, welche Eigenschaften muss [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] aufweisen, damit als Kohärenz immer 1 rauskommt? Bzw. welche Eingenschaften muss [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] aufweisen, damit nur für $k=m$ eine Kohärenz von 1 rauskommt?

Hoffe das war verständlich. Danke, Grüße


        
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 08:17 Fr 04.09.2015
Autor: hippias


> Hallo,
>  ich habe eine Frage aus der Praxis. Versuche mal die
> mathematisch korrekt zu formulieren. Falls ich das nicht
> "sauber" hinbekomme, bitte gerne rückfragen.
>  
> Zunächst ein paar Definitionen:
>  [mm]k=1...K \in \IR[/mm] ist ein Index

Wohl eher [mm] $K\in \IN$ [/mm]

>  [mm]m\vspace{}[/mm] ist ein bestimmter Wert von [mm]k\vspace{}[/mm]

Sei [mm] $1\leq m\leq [/mm] K$.

>  [mm]\boldsymbol{C}[/mm] ist eine hermitesche [mm][N \times N][/mm] Matrix
> [mm]\in \IC[/mm]

... mit Eintraegen aus [mm] $\IC$. [/mm]

>  [mm]\boldsymbol{w}_k[/mm] ist ein [mm][N \times 1][/mm] Vektor [mm]\in \IC[/mm];

... mit Eintraegen aus [mm] $\IC$. [/mm]

> davon gibt es [mm]K\vspace{}[/mm] verschiedene
>  H bedeutet hermitesch, also komplex konjugiert und
> transponiert
>  [mm]\gamma^2 \in \IR[/mm] ist die Kohärenz
>  
> Berechnet werden soll die Kohärenz [mm]\gamma_{k,m}^2[/mm] zwischen
> allen [mm]k\vspace{}[/mm] und einem fixen [mm]m\vspace{}[/mm]:
>  
> [mm]\gamma_{k,m}^2=\frac{|\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m|^2}{(\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_k)(\boldsymbol{w}_m^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m)}[/mm]
>  
> Für [mm]k=m[/mm] ergibt sich eine Kohärenz von 1. Soweit so gut.
>  Nun habe ich aber festgestellt, dass es [mm]\boldsymbol{C}[/mm]
> gibt, für welche sich [mm]\gamma_{k,m}^2=1 \quad \forall \quad k[/mm]
> ergibt.
>  
> Die Frage lautet nun, welche Eigenschaften muss
> [mm]\boldsymbol{C}[/mm] aufweisen, damit als Kohärenz immer 1
> rauskommt? Bzw. welche Eingenschaften muss [mm]\boldsymbol{C}[/mm]
> aufweisen, damit nur für [mm]k=m[/mm] eine Kohärenz von 1
> rauskommt?

Wenn ueber die [mm] $w_{k}$ [/mm] keine weiteren Eigenschaften vorausgesetzt sind, kann ergibt sich keine Bedingung an die Matrix. Sind die Vektoren alle Vielfache voneinander, so erhaelst Du stets eine Kohaerenz von $1$ fuer jede Matrix.

>  
> Hoffe das war verständlich. Danke, Grüße
>  


Bezug
                
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 08:36 Fr 04.09.2015
Autor: laupl

Hallo,
danke für die Antwort und die Berichtigungen. Stimmt alles so, wie du es verbessert hast. Das hatte ich nicht wirklich gut beschrieben.

Die Vektoren [mm] $\boldsymbol{w}_k$ [/mm] sind keine Vielfachen voneinander. Welche mathematischen Eigenschaften sie haben, kann ich gerade nicht formulieren. Muss ich mir nochmal genau überlegen.
Aber lässt sich auch ohne dieses Wissen vielleicht diese Frage beantworten: Welche Eigenschaften müssen [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] und [mm] $\boldsymbol{w}_k$ [/mm] aufweisen, damit sich nicht für alle [mm] $k\vspace{}$ [/mm] eine Kohärenz von 1 ergibt?

Bezug
                        
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:10 Fr 04.09.2015
Autor: hippias

Die Formel fuer [mm] $\gamma$ [/mm] sieht ja ein bisschen wie die aus der Schule bekannte Formel fuer den Kosinus des Winkel zwischen zwei reellen Vektoren bzw. die Cauchy-Schwarz'sche Ungleichung. Wenn also $C$ positiv definit ist, dann koennte man schlussfolgern, dass [mm] $\gamma$ [/mm] genau dann $=1$ ist, wenn die $w$'s linear abhaengig sind.

Aber allgemeinere Kriterien sehe ich nicht.  

Bezug
                                
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:02 Mo 07.09.2015
Autor: laupl

Hi,
das waren schon sehr nützliche Hinweise, danke!
Die [mm] $\boldsymbol{w}_k$ [/mm] sind tatsächlich linear abhängig. Allerdings erhalte ich [mm] $\gamma_k^2=1 \quad \forall \quad [/mm] k$, wenn [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] nicht positiv definit ist. Und wenn [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] positiv definit ist, erhalte ich nur für bestimmte [mm] $k\vspace{}$ [/mm] einen Wert von 1. Hattest du das vielleicht auch so gemeint?
Jedenfalls weiß ich jetzt schonmal, dass die Definitheit von [mm] $\boldsymbol{C}$ [/mm] der entscheidende Parameter ist.
Ich habe allerdings noch nicht verstanden, warum das Ergebnis davon abhängt. Wie kann man zeigen, dass bei entsprechender Definitheit (und Abhängigkeit der Vektoren) immer 1 rauskommen muss?

Bezug
                                        
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 08:22 Mi 09.09.2015
Autor: hippias

Schau Dir einen Beweis der Cauchy-Schwarz'schen Ungleichung an. Da solltest Du fuendig werden.

Bezug
                                                
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 14:41 Mi 09.09.2015
Autor: laupl

Hi,
also ich versuche mal das in Richtung der genannten Ungleichung zu bringen. Diese sieht beispielsweise so aus:
$$
[mm] \left(\sum_i^N x_iy_i\right)^2\leq\left(\sum_i^N x_i^2\right)\left(\sum_i^N y_i^2\right) [/mm]
$$
Gleichheit gilt genau dann, wenn [mm] $\boldsymbol{x}$ [/mm] und [mm] $\boldsymbol{y}$ [/mm] linear abhängig sind.

Für meinen Fall setze ich also Zähler und Nenner gleich:
$$
[mm] |\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m|^2=(\boldsymbol{w}_k^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_k)(\boldsymbol{w}_m^{\rm{H}}\boldsymbol{Cw}_m) [/mm]
$$
Dann schreibe ich alles als Summen:
$$
[mm] \left|\sum_i^N \sum_j^N w_{k,i}^*c_{i,j}w_{m,j}\right|^2=\left(\sum_i^N \sum_j^N w_{k,i}^*c_{i,j}w_{k,j}\right)\left(\sum_i^N \sum_j^N w_{m,i}^*c_{i,j}w_{m,j}\right) [/mm]
$$
Das sieht jetzt schonmal so ähnlich aus, wie die Cauchy-Schwarz'sche Ungleichung. Ehrlich gesagt sehe ich hier jetzt aber noch immer nicht den Beweis für die Gleichhheit. Kann mir da nochmal jemand auf die Sprünge helfen?

Bezug
                                                        
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 05:43 Fr 18.09.2015
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
Bezug
                        
Bezug
Eigenschaft hermitesche Matrix: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 06:05 So 13.09.2015
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
Bezug
Ansicht: [ geschachtelt ] | ^ Forum "Lineare Algebra - Matrizen"  | ^^ Alle Foren  | ^ Forenbaum  | Materialien


^ Seitenanfang ^
www.matheraum.de
[ Startseite | Forum | Wissen | Kurse | Mitglieder | Team | Impressum ]