关于有限Toeplitz矩阵谱半径不收敛于无限Toeplitz矩阵谱半径的疑问及相关问题咨询
关于有限Toeplitz矩阵谱半径不收敛于无限Toeplitz矩阵谱半径的疑问及相关问题咨询
我最近在研读Bottcher & Grudsky的《有界Toeplitz矩阵的谱性质》时遇到了一个困惑,想跟大家请教一下。
先明确一下相关定义:
- 对于Wiener代数中的任意多项式 $a=\sum_{n}a_n t^{n}$,我们定义对应的无限Toeplitz矩阵 $T(a)$,它的第$(j,k)$个元素满足:
$$T(a){j,k}=a{j-k}$$ - 有限矩阵 $T_{N}(a)$ 则是 $T(a)$ 的左上角 $N \times N$ 子块。
- 矩阵$A$的谱是所有满足$A - \lambda I$不可逆的$\lambda$的集合;矩阵$A$的谱半径rad A则是谱中元素的最大模长。
书中10.3节提到:有限Toeplitz矩阵的谱半径并不会收敛到其对应无限Toeplitz矩阵的谱半径。举了个例子:当$b=t$时,rad T(b)=1,但对任意$N$,rad T_N(b)=0。
我现在的疑问主要有两点:
- 怎么理解这种谱半径不收敛的情况?
- 为什么$T(b) - \exp(i\theta)I$会对某个$\theta$不可逆?
给大家看一下具体的矩阵形式:
有限矩阵$T_{3}(b)$是:
$$T_{3}(b)=\begin{pmatrix}
0 & 0 & 0\
1 & 0 & 0\
0 & 1 & 0\
\end{pmatrix}$$
无限版的$T(b)$则是这个矩阵沿对角线方向无限延伸的下移位矩阵。
另外我发现,$T(b^{-1})=T(1/t)$(也就是上移位矩阵)是有特征值1的:
$$T(1/t)=\begin{pmatrix}
0 & 1 & 0 & \cdots\
0 & 0 & 1\
0 & 0 & 0\
\vdots\
\end{pmatrix}$$
因为向量$(1,1,1,1,...)^{T}$就是它的一个特征向量。但这个方法对$b=t$的情况完全不适用,这就让我不禁怀疑:难道Bottcher & Grudsky这里写错了吗?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Ma Ye
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