正半定算子的勾股型不等式推广问题咨询
正半定算子的勾股型不等式推广问题咨询
大家好,我最近在琢磨一个经典实数不等式能不能推广到正半定算子的场景,想请教下各位的见解:
首先,对于正实数 $a,b\in\mathbb{R}_+$,我们有这个熟悉的不等式:
$$\sqrt{a2+b2} \leq a+b.$$
那我就好奇了——这个结论能不能推广到算子层面呢?换句话说,给定同阶的正半定算子 $A,B$,是否成立如下的矩阵序不等式:
\begin{align}
\sqrt{A2+B2} \leq A + B
\end{align}
这里的序关系是矩阵序,也就是 $Q\geq0$ 表示 $Q$ 是正半定矩阵。
我已经翻了不少关于算子单调性和凸性的笔记资料,里面有很多实用的结论,但还没找到能直接用来解答这个问题的方法。
另外补充个相关的小细节:存在正半定矩阵 $A,B$,使得 $AB+BA$ 是非正定的(也就是 $AB+BA$ 可以有负特征值),不知道这点会不会和我的问题有关联?
对了,顺便说下标题的由来:因为直角三角形的斜边长度是 $\sqrt{a2+b2}$,而根据三角不等式有 $\sqrt{a2+b2}\leq a+b$,所以我就用这个勾股相关的背景来命名问题了,不过不确定这个标题是不是够贴切~
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Guarf
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