8000 对于书中关于伴随矩阵的修改 by sgwzq · Pull Request #81 · nominhanggai/szaboqc · GitHub
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32 changes: 18 additions & 14 deletions Chaps/Chap1.tex
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Expand Up @@ -296,7 +296,7 @@ \subsection{矩阵}
\end{equation}

下面我们将介绍一些重要的定义。
一个$N\times M$矩阵 $\mbf A$的\emph{伴随矩阵}(adjoint)\footnote{译者注:本书中 adjoint 译为"伴随矩阵",指矩阵的转置共轭(即各元素取复共轭后再转置)。注意这与线性代数中另一种"伴随矩阵"(adjugate,即由代数余子式构成的矩阵)含义不同。},
一个$N\times M$矩阵 $\mbf A$的\emph{转置共轭矩阵}(adjoint)\footnote{译者注:本书先前的版本中 adjoint 曾译为"伴随矩阵",此处指矩阵的转置共轭(即各元素取复共轭后再转置)。注意这与线性代数中另一种"伴随矩阵"(adjugate,即由代数余子式构成的矩阵)含义不同。},
记为$\mbf{A}^\dagger$,是一个$M \times N$的矩阵,其元素为:
\begin{equation}
\left(\mbf{A}^\dagger\right)_{ij} = A_{ji}^{\ast}
Expand All @@ -305,13 +305,13 @@ \subsection{矩阵}
即对矩阵$\mbf A$的每个元素取复共轭,
并交换矩阵的行和列。
如果$\mbf A$为实矩阵,
则其伴随矩阵称为$\mbf A$的\emph{转置}。
则其转置共轭矩阵称为$\mbf A$的\emph{转置}。

\exercise{
若$\mbf A$为维度$N \times M$的矩阵,$\mbf B$为$M \times K$矩阵,证明$\left( \mbf{A} \mbf{B} \right)^{\dagger} = \mbf{B}^\dagger \mbf{A}^\dagger$。
}

一个列矩阵的伴随矩阵为一个\emph{行矩阵},
一个列矩阵的转置共轭矩阵为一个\emph{行矩阵},
其元素为原矩阵元素的复共轭:
\begin{equation}
{\mbf a}^{\dagger} =
Expand All @@ -335,7 +335,7 @@ \subsection{矩阵}
通过与\autoref{eq:1.4}相比,
我们注意到,如果$\mbf a$和$\mbf b$均为实矩阵且$M$值为3时,
上式即为两个三维矢量的标量积。
对\autoref{eq:1.24}两边分别取其伴随矩阵,
对\autoref{eq:1.24}两边分别取其转置共轭,
并引用\autoref{ex:1.3} 的结论,
我们得到如下关系:
\begin{equation}
Expand Down Expand Up @@ -381,14 +381,18 @@ \subsection{矩阵}
\label{eq:1.35}
\end{equation}

\item 若矩阵$\mbf A$的逆矩阵与其伴随矩阵相等,则$\mbf A$为\emph{幺正}矩阵:
\item 若矩阵$\mbf A$的逆矩阵与其转置共轭矩阵相等,则$\mbf A$为\emph{幺正}矩阵:
\begin{equation}
{\mbf A}^{-1} = \madj{A}
\label{eq:1.36}
\end{equation}
一个实幺正矩阵被称为\emph{正交}阵。

\item 自伴(self-adjoint)矩阵称为\emph{Hermitian}矩阵,即:
\item 转置共轭矩阵 等于自身(self-adjoint)的矩阵\footnote
{译者注:如果直接按英文翻译的话,
此处"自伴矩阵"似乎更能与英文对应。但为了顾名思义,
译文中换了一种表述。}
称为\emph{Hermitian}矩阵 ,即:
\begin{subequations}
\begin{equation}
\madj{A} = {\mbf A} \\
Expand Down Expand Up @@ -561,7 +565,7 @@ \subsection{N 维复矢量空间}
\end{equation}
这里 $\mbf a$是抽象的矢量 $\ket{a}$在基组 $\left\{\ket{i}\right\}$ 中的矩阵表示。
\autoref{eq:1.27}提到,
一个列矩阵$\mbf a$的伴随矩阵$\madj{a}$是一个行矩阵:
一个列矩阵$\mbf a$的转置共轭矩阵$\madj{a}$是一个行矩阵:
\begin{equation}
\madj{a} = \begin{pmatrix}
a_1^\ast & a_2^\ast &\cdots &a_N^\ast
Expand Down Expand Up @@ -698,14 +702,14 @@ \subsection{N 维复矢量空间}
\end{split}
\]

算符$\op{O}$的\emph{伴随}算符标记为$\oadj{O}$。
算符$\op{O}$的\emph{转置共轭}算符标记为$\oadj{O}$。
如果算符$\op{O}$作用在右矢$\ket{a}$上将之转变成$\ket{b}$,
则其伴随算符将左矢$\bra{a}$转变成$\bra{b}$:
则其转置共轭算符将左矢$\bra{a}$转变成$\bra{b}$:
\begin{equation}
\bra{a}\oadj{O} = \bra{b}
\label{eq:1.57}
\end{equation}
上式与\autoref{eq:1.52}互为伴随。
上式与\autoref{eq:1.52}互为转置共轭关系。
在\autoref{eq:1.52}两边同左乘$\bra{c}$,
\autoref{eq:1.57}两边同右乘$\ket{c}$,我们得到:
\[
Expand All @@ -721,7 +725,7 @@ \subsection{N 维复矢量空间}
\label{eq:1.58}
\end{equation}
由于$a, b$和$c$为任意矢量,
这样我们就证明了算符$\oadj{O}$的矩阵表示与算符$\op{O}$的矩阵表示的伴随矩阵相等:
这样我们就证明了算符$\oadj{O}$的矩阵表示与算符$\op{O}$的矩阵表示的转置共轭矩阵相等:
\begin{equation}
\left\langle i\middle\vert \oadj{O}\middle\vert j\right\rangle \equiv \left(\mbf{O}^\dagger\right)_{ij} = {\Mele{j}{O}{i}}^\ast \equiv O_{ji}^\ast
\label{eq:1.59}
Expand Down Expand Up @@ -775,7 +779,7 @@ \subsection{基组变换}
\ket{i} = \mbf{1}\ket{i} = \sum_{\alpha}\ket{\alpha}\olp{\alpha}{i} = \sum_{\alpha} \ket{\alpha}U_{i\alpha}^\ast = \sum_{\alpha} \ket{\alpha}\left(\madj{U}\right)_{\alpha i}
\label{eq:1.65}
\end{equation}
上式中我们用到了\autoref{eq:1.49}和伴随矩阵的定义,
上式中我们用到了\autoref{eq:1.49}和转置共轭矩阵的定义,
从而得到如下关系:
\begin{equation}
\olp{\alpha}{i} = {\olp{i}{\alpha}}^\ast = U_{i\alpha}^\ast = \left(\madj{U}\right)_{\alpha i}
Expand Down Expand Up @@ -905,11 +909,11 @@ \subsection{本征值问题}

\item {\bfseries Hermitian算符的本征矢量正交} 证明:对 Hermitian算符,我们有:
\[\op{O}\ket{\beta} = \omega_\beta \ket{\beta}\]
其伴随式为:
其转置共轭式为:
\[\bra{\beta}\oadj{O} = \bra{\beta}\omega_\beta^\ast\]
在前面的推导中,
我们用到了\autoref{eq:1.57},
以及一个数的伴随为其复共轭。
以及一个数(视作的矩阵)的转置共轭为其复共轭。
由于$\op{O}$是 Hermitian算符,
$\omega_\beta$为实数,我们有:
\begin{equation}
Expand Down
12 changes: 6 additions & 6 deletions Chaps/Chap2.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2779,7 +2779,7 @@ \subsection{产生、湮灭算符及其反对易关系}
其中$\ket{K}$是集合$\{ \ket{\chi_1\chi_2}, \ket{\chi_1\chi_3}, \ket{\chi_1\chi_4}, \ket{\chi_2\chi_3}, \ket{\chi_2\chi_4}, \ket{\chi_3\chi_4}\}$中的任意一个.
}
现在引进\emph{湮灭算符} $a_i$.
它是产生算符$\cs_i$的伴随算符(adjoint operator)(即$(\cs_i)^\dagger = a_i$).
它是产生算符$\cs_i$的转置共轭算符(adjoint operator)(即$(\cs_i)^\dagger = a_i$).
和\autoref{eq:2.190}的精神类似,
$a_i$按下式定义:
\begin{align}\label{eq:2.199}
Expand All @@ -2797,15 +2797,15 @@ \subsection{产生、湮灭算符及其反对易关系}
\end{align}

那么,
为什么湮灭算符被定义为产生算符的伴随算符?考虑如下行列式
为什么湮灭算符被定义为产生算符的转置共轭算符?考虑如下行列式
\begin{align}
\ket{K} = \ket{\chi_i\chi_j}
\end{align}
很明显
\begin{align}
\ket{K} = \cs_i \ket{\chi_j}
\end{align}
取上式的伴随,
取上式的转置共轭,
则有(见\autoref{eq:1.52}\autoref{eq:1.57})
\begin{align}\label{eq:2.203}
\bra{K} = \bra{\chi_j}(\cs_i)^\dagger = \bra{\chi_j}a_i
Expand All @@ -2828,13 +2828,13 @@ \subsection{产生、湮灭算符及其反对易关系}
$\cs_i$作用在左边的行列式上,
效果和湮灭算符相同.
举个例子,
\autoref{eq:2.205}的伴随就是
\autoref{eq:2.205}的转置共轭就是
\begin{align}
\bra{K}\cs_i = \bra{\chi_j}
\end{align}

为得到湮灭算子的反对易关系,
我们取\autoref{eq:2.194}的伴随.
我们取\autoref{eq:2.194}的转置共轭.
由于(见\autoref{ex:1.3}):
\begin{align}
\left( \mathscr{AB} \right)^\dagger = \mathscr{B}^\dagger\mathscr{A}^\dagger
Expand Down Expand Up @@ -2970,7 +2970,7 @@ \subsection{产生、湮灭算符及其反对易关系}
再对两个电子的空间坐标和自旋坐标积分,
使用自旋轨道之间的正交性.
这里用二次量子化的办法计算这个重叠.
\autoref{eq:2.223}的伴随是:
\autoref{eq:2.223}的转置共轭是:
\begin{align}
\bra{K} = \bra{\,\,}(\cs_i\cs_j)^\dagger = \bra{\,\,}a_ja_i
\end{align}
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