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F行列の使い方 F行列を使って簡単な計算をしてみましょう. 何らかの線形電子部品に同軸ケーブルを繋いで, 電子部品のインピーダンス測定する場合を考えます. 図2. 測定系 電圧 $v_{in}$ を印加すると, 電源には $i_{in}$ の電流が流れたと仮定します. 電子部品のインピーダンス $Z_{DUT}$ はどのように表されるでしょうか. 図2 の測定系を4端子回路網で書き換えると, 下図のようになります. 図3. 4端子回路網で表した回路図 同軸ケーブルの長さ $L$ や線路定数の定義はこれまで使っていたものと同様です. 行列 の 対 角 化妆品. このとき, 図3中各電圧, 電流の関係は, 以下のように表されます. \begin{eqnarray} \left[ \begin{array} \, v_{in} \\ \, i_{in} \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{cc} \, \cosh{ \gamma L} & \, z_0 \, \sinh{ \gamma L} \\ \, z_0 ^{-1} \, \sinh{ \gamma L} & \, \cosh{ \gamma L} \end{array} \right] \, \left[ \begin{array} \, v_{out} \\ \, i_{out} \end{array} \right] \; \cdots \; (10) \end{eqnarray} 出力電圧, 電流について書き換えると, 以下のようになります. \begin{eqnarray} \left[ \begin{array} \, v_{out} \\ \, i_{out} \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{cc} \, \cosh{ \gamma L} & \, – z_0 \, \sinh{ \gamma L} \\ \, – z_0 ^{-1} \, \sinh{ \gamma L} & \, \cosh{ \gamma L} \end{array} \right] \, \left[ \begin{array} \, v_{in} \\ \, i_{in} \end{array} \right] \; \cdots \; (11) \end{eqnarray} ここで, F行列の成分は既知の値であり, 入力電圧 $v_{in}$ と 入力電流 $i_{in}$ も測定結果より既知です.
このときN₀とN'₀が同じ位相を定めるためには, ・∀x∈X, ∀N∈N₀(x), ∃N'∈N'₀(x), N'⊂N ・∀x∈X, ∀N'∈N'₀(x), ∃N∈N₀(x), N⊂N' が共に成り立つことが必要十分. Prop3 体F上の二つの付値|●|₁, |●|₂に対して, 以下は同値: ・∀a∈F, |a|₁<1⇔|a|₂<1 ・∃α>0, ∀a∈F, |a|₁=|a|₂^α. これらの条件を満たすとき, |●|₁と|●|₂は同値であるという. 大学数学
\begin{eqnarray} \left\{ \begin{array} \, v \, (x) &=& v_{in} \cosh{ \gamma x} \, – \, z_0 \, i_{in} \sinh{ \gamma x} \\ \, i \, (x) &=& \, – z_{0} ^{-1} v_{in} \sinh{ \gamma x} \, + \, i_{in} \cosh{ \gamma x} \end{array} \right. \; \cdots \; (4) \end{eqnarray} 以上復習でした. 以下, 今回のメインとなる4端子回路網について話します. 分布定数回路のF行列 4端子回路網 交流信号の取扱いを簡単にするための概念が4端子回路網です. 4端子回路網という考え方を使えば, 分布定数回路の計算に微分方程式は必要なく, 行列計算で電流と電圧の関係を記述できます. 4端子回路網は回路の一部(または全体)をブラックボックスとし, 中身である回路構成要素については考えません. 入出力電圧と電流の関係のみを考察します. 図1. 行列式の値の求め方を超わかりやすく解説する – 「なんとなくわかる」大学の数学・物理・情報. 4端子回路網 図1 において, 入出力電圧, 及び電流の関係は以下のように表されます. \begin{eqnarray} \left[ \begin{array} \, v_{in} \\ \, i_{in} \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{cc} F_1 & F_2 \\ F_3 & F_4 \end{array} \right] \, \left[ \begin{array} \, v_{out} \\ \, i_{out} \end{array} \right] \; \cdots \; (5) \end{eqnarray} 式(5) 中の $F= \left[ \begin{array}{cc} F_1 & F_2 \\ F_3 & F_4 \end{array} \right]$ を4端子行列, または F行列と呼びます. 4端子回路網や4端子行列について, 詳しくは以下のリンクをご参照ください. ここで, 改めて入力端境界条件が分かっているときの電信方程式の解を眺めてみます. 線路の長さが $L$ で, $v \, (L) = v_{out} $, $i \, (L) = i_{out} $ とすると, \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array} \, v_{out} &=& v_{in} \cosh{ \gamma L} \, – \, z_0 \, i_{in} \sinh{ \gamma L} \\ \, i_{out} &=& \, – z_{0} ^{-1} v_{in} \sinh{ \gamma L} \, + \, i_{in} \cosh{ \gamma L} \end{array} \right.
\; \cdots \; (6) \end{eqnarray} 式(6) を入力電圧 $v_{in}$, 入力電流 $i_{in}$ について解くと, \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array} \, v_{in} &=& \, \cosh{ \gamma L} \, v_{out} \, + \, z_0 \, \sinh{ \gamma L} \, i_{out} \\ \, i_{in} &=& \, z_0 ^{-1} \, \sinh{ \gamma L} \, v_{out} \, + \, \cosh{ \gamma L} \, i_{out} \end{array} \right. \; \cdots \; (7) \end{eqnarray} これを行列の形で表示すると, 以下のようになります. \begin{eqnarray} \left[ \begin{array} \, v_{in} \\ \, i_{in} \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{cc} \, \cosh{ \gamma L} & \, z_0 \, \sinh{ \gamma L} \\ \, z_0 ^{-1} \, \sinh{ \gamma L} & \, \cosh{ \gamma L} \end{array} \right] \, \left[ \begin{array} \, v_{out} \\ \, i_{out} \end{array} \right] \; \cdots \; (8) \end{eqnarray} 式(8) を 式(5) と見比べて頂ければ分かる通り, $v_{in}$, $i_{in}$ が入力端の電圧と電流, $v_{out}$, $i_{out}$ が出力端の電圧, 電流と考えれば, 式(8) の $2 \times 2$ 行列は F行列そのものです. Lorentz変換のLie代数 – 物理とはずがたり. つまり、長さ $L$ の分布定数回路のF行列は, $$ F= \left[ \begin{array}{cc} \, \cosh{ \gamma L} & \, z_0 \, \sinh{ \gamma L} \\ \, z_0 ^{-1} \, \sinh{ \gamma L} & \, \cosh{ \gamma L} \end{array} \right] \; \cdots \; (9) $$ となります.
線形代数I 培風館「教養の線形代数(五訂版)」に沿って行っている授業の授業ノート(の一部)です。 実対称行列の対角化 † 実対称行列とは実行列(実数行列)かつ対称行列であること。 実行列: \bar A=A ⇔ 要素が実数 \big(\bar a_{ij}\big)=\big(a_{ij}\big) 対称行列: {}^t\! A=A ⇔ 対称 \big(a_{ji}\big)=\big(a_{ij}\big) 実対称行列の固有値は必ず実数 † 準備: 任意の複素ベクトル \bm z に対して、 {}^t\bar{\bm z}\bm z は実数であり、 {}^t\bar{\bm z}\bm z\ge 0 。等号は \bm z=\bm 0 の時のみ成り立つ。 \because \bm z=\begin{bmatrix}z_1\\z_2\\\vdots\\z_n\end{bmatrix}, \bar{\bm z}=\begin{bmatrix}\bar z_1\\\bar z_2\\\vdots\\\bar z_n\end{bmatrix}, {}^t\! \bar{\bm z}=\begin{bmatrix}\bar z_1&\bar z_2&\cdots&\bar z_n\end{bmatrix} {}^t\! \bar{\bm z} \bm z&=\bar z_1 z_1 + \bar z_2 z_2 + \dots + \bar z_n z_n\\ &=|z_1|^2 + |z_2|^2 + \dots + |z_n|^2 \in \mathbb R\\ 右辺は明らかに非負で、ゼロになるのは の時のみである。 証明: 実対称行列に対して A\bm z=\lambda \bm z が成り立つ時、 \, {}^t\! (AB)=\, {}^t\! B\, {}^t\! A に注意しながら、 &\lambda\, {}^t\! \bar{\bm z} \bm z= {}^t\! \bar{\bm z} (\lambda\bm z)= {}^t\! \bar{\bm z} (A \bm z)= {}^t\! \bar{\bm z} A \bm z= {}^t\! 行列の対角化 意味. \bar{\bm z}\, {}^t\! A \bm z= {}^t\! \bar{\bm z}\, {}^t\!
array ( [ [ 0, 1, 2], [ 3, 4, 5]]) #2×3の2次元配列 print ( a) [[0 1 2] [3 4 5]] transposeメソッドの第一引数に1、第二引数に0を指定すると、(i, j)成分と(j, i)成分がすべて入れ替わります。 元々0番目だったところが1番目になり、元々1番目だったところが0番目になるというイメージです。 import numpy as np a = np. 行列の対角化ツール. array ( [ [ 0, 1, 2], [ 3, 4, 5]]) #aの転置行列を出力。transpose後は3×2の2次元配列。 a. transpose ( 1, 0) array([[0, 3], [1, 4], [2, 5]]) 3次元配列の軸を入れ替え 次に、先ほどの3次元配列についても軸の入れ替えをおこなってみます。 import numpy as np b = np. array ( [ [ [ 0, 1, 2, 3], [ 4, 5, 6, 7], [ 8, 9, 10, 11]], [ [ 12, 13, 14, 15], [ 16, 17, 18, 19], [ 20, 21, 22, 23]]]) #2×3×4の3次元配列です print ( b) [[[ 0 1 2 3] [ 4 5 6 7] [ 8 9 10 11]] [[12 13 14 15] [16 17 18 19] [20 21 22 23]]] transposeメソッドの第一引数に2、第二引数に1、第三引数に0を渡すと、(i, j, k)成分と(k, j, i)成分がすべて入れ替わります。 先ほどと同様に、(1, 2, 3)成分の6が転置後は、(3, 2, 1)の場所に移っているのが確認できます。 import numpy as np b = np.
実際,各 について計算すればもとのLoretz変換の形に一致していることがわかるだろう. が反対称なことから,たとえば 方向のブーストを調べたいときは だけでなく も計算に入ってくる. この事情のために が前にかかっている. たとえば である. 任意のLorentz変換は, 生成子 の交換関係を調べてみよう. 容易な計算から, Lorentz代数 という関係を満たすことがわかる(Problem参照). これを Lorentz代数 という. 生成子を回転とブーストに分けてその交換関係を求める. 【行列FP】行列のできるFP事務所. 回転は ,ブーストは で生成される. Lorentz代数を用いた容易な計算から以下の交換関係が導かれる: 回転の生成子 たちの代数はそれらで閉じているがブーストの生成子は閉じていない. Lorentz代数はさらに2つの 代数に分離することができる. 2つの回転に対する表現論から可能なLorentz代数の表現を2つの整数または半整数によって指定して分類できる. 詳細については場の理論の章にて述べる. Problem Lorentz代数を計算により確かめよ. よって交換関係は, と整理できる. 括弧の中は生成子であるから添え字に注意して を得る.