home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / sci / math / 10291 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-08-14  |  3.5 KB  |  78 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!usc!snorkelwacker.mit.edu!galois!zermelo!jbaez
  3. From: jbaez@zermelo.mit.edu (John C. Baez)
  4. Subject: Re: Help - non-integral power of a matrix?
  5. Message-ID: <1992Aug14.204404.23279@galois.mit.edu>
  6. Sender: news@galois.mit.edu
  7. Nntp-Posting-Host: zermelo
  8. Organization: MIT Department of Mathematics, Cambridge, MA
  9. References: <a_rubin.713653963@dn66> <1992Aug12.231708.3644@galois.mit.edu> <KOSOWSKY.92Aug14122403@schottky.harvard.edu>
  10. Date: Fri, 14 Aug 92 20:44:04 GMT
  11. Lines: 65
  12.  
  13. In article <KOSOWSKY.92Aug14122403@schottky.harvard.edu> kosowsky@schottky.harvard.edu (Jeffrey J. Kosowsky) writes:
  14. [I wrote:]
  15. >   To clarify, perhaps, let me add that this is not only "obvious", it's
  16. >   true, at least if A is diagonalizable.  If A is a
  17. >   not-necessarily-diagonalizable matrix log A is defined if ||A - 1|| < 1;
  18. >>   I don't think the eigenvalue condition above is sufficient.
  19. >
  20. >
  21. >Aside:
  22. >
  23. >The theory of taking analytic functions of a matrix (or more generally
  24. >any bounded linear operator, T, on a Banach space, X) is called the
  25. >Riesz (or functional) analytic calculus. Given a holomorphice
  26. >(ie: analytic) funtion, f, defined on an open neighborhood of the
  27. >spectrum, \sigma(T) of a bounded linear operator, T, we can define
  28. >f(T) by an extension of the Cauchy integral formula. If the Taylor
  29. >expansion of the function about some point contains the spectrum in
  30. >its region of convergence, then f(T) can equivalently be written as
  31. >the sum of the Taylor series terms where powers of T replace the
  32. >independent variable in the Taylor series. Much more could of course
  33. >be said about the properties of the functional analytic calculus. 
  34. >On normal elements of C* algebras (eg:  L(H) is a C* algebra where H
  35. >is a Hilbert space), there is a more general extension called the
  36. >Borel functional calculus. Suppose T is a normal element of a C*
  37. >algebra, A, and f is a continuous function on the spectrum of T, then
  38. >we can define f(T) via the inverse of the Gelfand transform.
  39.  
  40. I'm particularly worried about the non-normal case, of course.  You are
  41. right about the holomorphic functional calculus so we are free to say
  42. that my series 
  43.  
  44. ln A = (A - 1) - (A - 1)^2/2 + ....
  45.  
  46. converges when the spectral radius of A - 1 is < 1. If our space is
  47. finite-dimensional this just means that all eigenvalues of A have
  48. |lambda - 1| < 1.   If A is normal the spectral radius equals the norm
  49. so we may equivalently demand ||A - 1|| less than 1.   (In the
  50. finite-dim case "normal" just means "diagonalizable".)
  51.  
  52. >In any case, the original poster was presumably talking about finite
  53. >dimensional matrices so that the spectrum \sigma(T) is equal to the
  54. >set of eigenvalues. Since the region of convergence of the logarithm
  55. >about 1 is 1, Arthur Rubin's characterization is obviously correct.
  56. >Assuming that John Baez is using the standard (2-norm) on linear
  57. >operators, then his criterion is equivalent since ||A -1|| equals the
  58. >largest magnitude eigenvalue of (A-1), so ||A-1|| < 1 iff all
  59. >eigenvalues lie within the unit circle around 1.
  60.  
  61. Only if A is normal need the spectral radius equal the norm.  We can
  62. have 
  63.  
  64. A  = 1   1000
  65.      0    1
  66.  
  67. so 
  68.  
  69. A - 1 =  0  1000
  70.          0   0
  71.  
  72. Then the spectral radius is less than 1 but the norm is not, since the
  73. only eigenvalue of A - 1 is zero even though A - 1 is really big.
  74.  
  75. In any event, I guess it was me who brought norms into the picture so
  76. I'm to blame for introducing these subtleties.  I agree that the
  77. original condition for convergence in terms of spectral radius was fine.
  78.