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  • 1 # 方絲

    跡是一種線性運算元。亦即,對於任兩個方陣A、B和標量r,會有下列關係:


    tr(A + B) = tr(A) + tr(B)

    tr(rA) = r tr(A)

    因為主對角線不會在轉置矩陣中被換掉,所以所有的矩陣和其轉置矩陣都會有相同的跡:


    tr(A) = tr(AT)

    設A是一個n×m矩陣,B是個m×n矩陣,則:


    tr(AB) = tr(BA)

    其中AB是n×n矩陣,而BA是m×m矩陣。


    上述可以由矩陣乘法的定義證明:


    利用這個結果,我們可以推匯出方陣的乘積和其任何迴圈置換的乘積會有相同的跡,稱為跡的“迴圈性質”。例如,有三個方陣A、B、C,則:


    tr(ABC) = tr(CAB) = tr(BCA)

    更一般化地,當矩陣不被假設為方陣,但其所有乘積依然存在時,其跡依然會完全相同。


    若A、B、C為有著相同維度的方陣而且對稱的話,其乘積的跡不只在迴圈置換下不會改變,而是在所有的置換下均不會改變,亦即


    tr(ABC) = tr(CAB) = tr(BCA) = tr(BAC) = tr(CBA) = tr(ACB)

    跡擁有相似不變性,即A和P?1AP會有相同的跡,儘管總是存在一相同跡但不相似的矩陣。這一性質可使上面講過的迴圈性質來證明:


    tr(P?1AP) = tr(PP?1A) = tr(A)

    給定任一線性對映f : V → V(V是一有限維向量空間),我們可以定義此一對映的跡為其矩陣表示式的跡,即選定V的一基並描述f為一對應於此基的矩陣,再取此一方陣的跡。其結果將和所選取的基無關,當不同的基都會得出相似的矩陣。

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