分块结构Hermitian矩阵族两两可交换的充要条件问询
大家好,我最近碰到一个关于Hermitian矩阵族可交换性的问题,感觉挺有挑战性的,想和各位一起探讨下:
首先先看一个2维的具体情形,考虑下面两个矩阵:
$$
\begin{eqnarray}
L_1=\left[
\begin{array}{c|c}
0 & e_1^T \
\hline
e_1 & A_1
\end{array}
\right],
~~
L_2=\left[
\begin{array}{c|c}
0 & e_2^T \
\hline
e_2 & A_2
\end{array}
\right].
\end{eqnarray}
$$
这里$e_1=[1,0]T$,$e_2=[0,1]T$;$A_1$和$A_2$是任意选取的2×2 Hermitian矩阵。我的问题是:$A_1$和$A_2$需要满足什么充要条件,才能让$L_1$和$L_2$可交换?
接下来可以把这个问题推广到一般的n维场景:
考虑n个形如下面的矩阵:
$$
\begin{eqnarray}
L_k=\left[
\begin{array}{c|c}
0 & e_k^T \
\hline
e_k & A_k
\end{array}
\right]
\end{eqnarray}
$$
其中$k=1,2,\cdots,n$,$e_k$是n维标准单位向量(第k个分量为1,其余为0);每个$A_k$都是可以自由选取的n×n Hermitian矩阵。对应的问题是:这一族$A_k$需要满足什么充要条件,才能让所有的$L_k$两两可交换?
我觉得这个问题的难度不小,非常欢迎各位大佬给出评论、思路或者解答,谢谢大家!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者D. J. Z.

