Matemática · Glossário

O que é produto interno hermitiano?

Também chamado de: espaço hermitiano

Definição 13.1 Matemática universitária — Graduação 2 · Capítulo 13 — Formas hermitianas

Um produto interno hermitiano num espaço vetorial complexo EE é uma aplicação , ⁣:E×EC\langle\cdot,\cdot\rangle \colon E \times E \to \C linear na segunda variável, conjugada-simétrica (y,x=x,y\langle y, x\rangle = \conj{\langle x, y\rangle} — logo conjugada-linear na primeira variável) e positiva definida (x,x>0\langle x, x\rangle > 0 para x0x \neq 0). O exemplo padrão em Cn\C^n:

x,y=i=1nxiyi;\langle x, y \rangle = \sum_{i=1}^{n} \conj{x_i}\, y_i ;

sobre funções contínuas, f,g=abfg\langle f, g\rangle = \int_a^b \conj f\,g. Norma: x=x,x\norm x = \sqrt{\langle x,x\rangle}; um espaço complexo de dimensão finita assim munido é um espaço hermitiano.

Exemplos

Exemplo 13.2 (Primeiros cálculos)

Em C2\C^2, tome x=(1+i, 2i)x = (1+\iu,\ 2-\iu) e y=(i, 1)y = (\iu,\ 1). Então

x2=1+i2+2i2=2+5=7,y2=1+1=2,\norm x^2 = \abs{1+\iu}^2 + \abs{2-\iu}^2 = 2 + 5 = 7, \qquad \norm y^2 = 1 + 1 = 2,

e, conjugando o primeiro argumento,

x,y=(1+i)i+(2i)1=(1i)i+(2+i)=(i+1)+(2+i)=3+2i.\langle x, y\rangle = \conj{(1+\iu)}\,\iu + \conj{(2-\iu)}\cdot1 = (1-\iu)\iu + (2+\iu) = (\iu + 1) + (2 + \iu) = 3 + 2\iu .

Cauchy–Schwarz confere: x,y2=9+4=1314=x2y2\abs{\langle x, y\rangle}^2 = 9 + 4 = 13 \leq 14 = \norm x^2\norm y^2 — perto da igualdade, porque xx está perto de ser um múltiplo de yy. Note também que y,x=3+2i=32i\langle y, x\rangle = \conj{3 + 2\iu} = 3 - 2\iu: a simetria conjugada em ação, e a razão pela qual x,x\langle x, x\rangle é sempre real.

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