Operátorová norma matice: príklad

Úloha. Vypočítajte operátorovú normu matice A=\left(\begin{array}{cr} 1 & -1 \\ 1 & 0 \\ \end{array}\right).
Riešenie. Pre z=\left(\begin{array}{c} x \\ y\end{array}\right) také, že \|z\|_2=1, platí x^2+y^2=1. Položme x=\cos t a y=\sin t. Potom

\|Az\|_2=\left\|\left(\begin{array}{cr} 1 & -1 \\ 1 & 0 \\ \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} x \\ y\end{array}\right)\right\|_2=\sqrt{\frac{3}{2}+\frac{1}{2}\cos2t-\sin2t}

Pretože pre funkciu

f(t)=\frac{3}{2}+\frac{1}{2}\cos2t-\sin2t

máme

f'(t)=-\sin2t-2\cos2t

platí

f'(t)=0\Leftrightarrow \tan2t=-2


V pravouhlom trojuholníku s odvesnami dĺžky 1 a 2 máme uhol \varphi, ktorého tangens je rovný číslu 2.

Prepona tohto trojuholníka má dĺžku

c=\sqrt{1^2+2^2}=\sqrt{5}

Potom pre uhol \varphi platí
\begin{align} \sin\varphi&=\frac{2}{\sqrt{5}}\\ \cos\varphi&=\frac{1}{\sqrt{5}}\end{align}
Potom \begin{align}f(t)&=\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{5}}{2}\left(\frac{1}{\sqrt{5}}\cos2t-\frac{2}{\sqrt{5}}\sin2t\right)=\\ &=\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{5}}{2}\left(\cos\varphi\cos2t-\sin\varphi\sin2t\right)=\\ &=\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{5}}{2}\cos(\varphi+2t)\end{align} Odtiaľ

\max_{0\leq t<2\pi}f(t)=\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{5}}{2}

Preto  

\|A\|=\sqrt{\frac{3}{2}+\frac{\sqrt{5}}{2}}

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *