Kompleksiset vektoriavaruudet

Tässä matematiikan pro gradu -tutkielmassa perehdytään kompleksisiin vektoriavaruuksiin ja sivutaan myös niiden sovelluskohteita. Tutkielman tavoitteena on esitellä riittävät tiedot, jotta lukija voi muodostaa eheän kokonaisuuden kompleksisten vektoriavaruuksien perusteista ja yhdistää näin saatua t...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Särkijärvi, Tuomas
Other Authors: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Matematiikan ja tilastotieteen laitos, Department of Mathematics and Statistics, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Format: Master's thesis
Language:fin
Published: 2020
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/68321
_version_ 1828193069319585792
author Särkijärvi, Tuomas
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Särkijärvi, Tuomas Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Särkijärvi, Tuomas Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Särkijärvi, Tuomas
datasource_str_mv jyx
description Tässä matematiikan pro gradu -tutkielmassa perehdytään kompleksisiin vektoriavaruuksiin ja sivutaan myös niiden sovelluskohteita. Tutkielman tavoitteena on esitellä riittävät tiedot, jotta lukija voi muodostaa eheän kokonaisuuden kompleksisten vektoriavaruuksien perusteista ja yhdistää näin saatua tietoa jo tunnettuihin reaaliavaruuden tapauksiin. Tutkielman alussa määritellään yleisesti reaaliset vektoriavaruudet ja aliavaruudet. Työn edetessä laajennetaan tarkastelua ja määritellään myös tutkielman kannalta oleellinen kompleksinen vektoriavaruus. Määritelmät ovat hyvin lähellä toisiaan, mutta reaalisessa vektoriavaruudessa vektoreiden skalaarikertoimet ovat reaalisia, kun taas kompleksisissa vektoriavaruuksissa vektoreiden skalaarikertoimet ovat kompleksilukuja. Yleisimpänä esimerkkinä reaalisesta vektoriavaruudesta on R^n ja vastaavasti yleisin esimerkki kompleksisesta vektoriavaruudesta on C^n. Kompleksilukujen perusteita kerrataan hieman laskutoimituksien ja ominaisuuksien osalta, ennenkuin syvennytään tarkemmin kompleksisiin vektoriavaruuksiin. Työn edetessä tarkastellaan kompleksisia vektoreita ja matriiseja, sekä niiden ominaisuuksia. Oleellista on ymmärtää vektoreihin ja matriiseihin liittyviä käsitteitä reaaliavaruudessa ja kompleksiavaruudessa, joten tarkastelu etenee johdonmukaisesti reaaliavaruuden tapauksista ja ominaisuuksista kohti kompleksiavaruuden tilanteita. Oleellisimpia määritelmiä ja tuloksia voidaan laajentaa melko vaivattomasti suoraan reaaliavaruudesta kompleksiavaruuteen. Esimerkiksi matriisi A on reaalinen matriisi, mikäli sen alkiot ovat reaalilukuja. Vastaavasti matriisi A on kompleksinen matriisi, mikäli sen alkiot ovat kompleksilukuja. Tähän liittyen voidaan laajentaa kaikki reaalisten matriisien laskutoimitukset ja matriisien perusominaisuudet koskemaan myös kompleksisia matriiseja. Yhtenä tutkielman merkittävimpänä tarkastelun kohteena on ominaisarvoteoria, erityisesti kompleksiavaruudessa. Määritelmän mukaan reaalisella n×n -matriisilla A on reaalinen ominaisvektori x jos on olemassa reaalinen kerroin λ siten, että Ax = λx. Kompleksiavaruudessa ominaisarvot ja ominaisvektorit matriisille määritellään vastaavasti, mutta vektori x ja ominaisarvo λ ovat kompleksisia. Ratkaistaessa reaalisen n × n -matriisin ominaisarvoja ja -vektoreita havaitaan, että ominaisarvoja voi olla korkeintaan n kappaletta ja edelleen tällaisen matriisin ominaisarvot voivat olla kompleksisia, vaikka matriisin alkiot olisivat olleet reaalilukuja. Reaalisesta tilanteesta poiketen, kompleksisella n × n -matriisilla on aina (kertaluvut huomioiden) n kappaletta ominaisarvoja, joista osa voi olla reaalisia ja osa kompleksisia. Tutkielmassa perehdytään tarkemmin reaalisiin ja kompleksisiin 2×2 -matriiseihin, joiden avulla selvitetään matriisien ominaisarvojen geometrista tulkintaa ja graafisia ominaisuuksia. Työn lopussa esitetään, kuinka matriisien kompleksiset ominaisarvot näkyvät vektorin kiertoina ja pituuden muutoksena kun kerrotaan vektoria x matriisilla A.
first_indexed 2024-09-11T08:51:58Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Juutinen, Petri", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "S\u00e4rkij\u00e4rvi, Tuomas", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2020-03-25T09:55:22Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2020-03-25T09:55:22Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2020", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/68321", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4ss\u00e4 matematiikan pro gradu -tutkielmassa perehdyt\u00e4\u00e4n kompleksisiin vektoriavaruuksiin ja sivutaan my\u00f6s niiden sovelluskohteita. Tutkielman tavoitteena on esitell\u00e4 riitt\u00e4v\u00e4t tiedot, jotta lukija voi muodostaa ehe\u00e4n kokonaisuuden kompleksisten\nvektoriavaruuksien perusteista ja yhdist\u00e4\u00e4 n\u00e4in saatua tietoa jo tunnettuihin reaaliavaruuden tapauksiin.\n\nTutkielman alussa m\u00e4\u00e4ritell\u00e4\u00e4n yleisesti reaaliset vektoriavaruudet ja aliavaruudet. Ty\u00f6n edetess\u00e4 laajennetaan tarkastelua ja m\u00e4\u00e4ritell\u00e4\u00e4n my\u00f6s tutkielman kannalta oleellinen kompleksinen vektoriavaruus. M\u00e4\u00e4ritelm\u00e4t ovat hyvin l\u00e4hell\u00e4 toisiaan,\nmutta reaalisessa vektoriavaruudessa vektoreiden skalaarikertoimet ovat reaalisia, kun\ntaas kompleksisissa vektoriavaruuksissa vektoreiden skalaarikertoimet ovat kompleksilukuja. Yleisimp\u00e4n\u00e4 esimerkkin\u00e4 reaalisesta vektoriavaruudesta on R^n ja vastaavasti\nyleisin esimerkki kompleksisesta vektoriavaruudesta on C^n.\n\nKompleksilukujen perusteita kerrataan hieman laskutoimituksien ja ominaisuuksien osalta, ennenkuin syvennyt\u00e4\u00e4n tarkemmin kompleksisiin vektoriavaruuksiin. Ty\u00f6n edetess\u00e4 tarkastellaan kompleksisia vektoreita ja matriiseja, sek\u00e4 niiden ominaisuuksia. Oleellista on ymm\u00e4rt\u00e4\u00e4 vektoreihin ja matriiseihin liittyvi\u00e4 k\u00e4sitteit\u00e4 reaaliavaruudessa ja kompleksiavaruudessa, joten tarkastelu etenee johdonmukaisesti reaaliavaruuden tapauksista ja ominaisuuksista kohti kompleksiavaruuden tilanteita. Oleellisimpia m\u00e4\u00e4ritelmi\u00e4 ja tuloksia voidaan laajentaa melko vaivattomasti suoraan reaaliavaruudesta kompleksiavaruuteen. Esimerkiksi matriisi A on reaalinen matriisi, mik\u00e4li sen alkiot ovat reaalilukuja. Vastaavasti matriisi A on kompleksinen matriisi, mik\u00e4li sen alkiot ovat kompleksilukuja. T\u00e4h\u00e4n liittyen voidaan laajentaa kaikki reaalisten matriisien laskutoimitukset ja matriisien perusominaisuudet koskemaan my\u00f6s kompleksisia matriiseja.\n\nYhten\u00e4 tutkielman merkitt\u00e4vimp\u00e4n\u00e4 tarkastelun kohteena on ominaisarvoteoria, erityisesti kompleksiavaruudessa. M\u00e4\u00e4ritelm\u00e4n mukaan reaalisella n\u00d7n -matriisilla A on reaalinen ominaisvektori x jos on olemassa reaalinen kerroin \u03bb siten, ett\u00e4 Ax = \u03bbx.\nKompleksiavaruudessa ominaisarvot ja ominaisvektorit matriisille m\u00e4\u00e4ritell\u00e4\u00e4n vastaavasti, mutta vektori x ja ominaisarvo \u03bb ovat kompleksisia. Ratkaistaessa reaalisen n \u00d7 n -matriisin ominaisarvoja ja -vektoreita havaitaan, ett\u00e4 ominaisarvoja voi\nolla korkeintaan n kappaletta ja edelleen t\u00e4llaisen matriisin ominaisarvot voivat olla kompleksisia, vaikka matriisin alkiot olisivat olleet reaalilukuja. Reaalisesta tilanteesta poiketen, kompleksisella n \u00d7 n -matriisilla on aina (kertaluvut huomioiden) n\nkappaletta ominaisarvoja, joista osa voi olla reaalisia ja osa kompleksisia.\n\nTutkielmassa perehdyt\u00e4\u00e4n tarkemmin reaalisiin ja kompleksisiin 2\u00d72 -matriiseihin, joiden avulla selvitet\u00e4\u00e4n matriisien ominaisarvojen geometrista tulkintaa ja graafisia\nominaisuuksia. Ty\u00f6n lopussa esitet\u00e4\u00e4n, kuinka matriisien kompleksiset ominaisarvot n\u00e4kyv\u00e4t vektorin kiertoina ja pituuden muutoksena kun kerrotaan vektoria x matriisilla A.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Miia Hakanen (mihakane@jyu.fi) on 2020-03-25T09:55:22Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2020-03-25T09:55:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2020", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "31", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Kompleksiset vektoriavaruudet", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202003252537", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Matematiikan ja tilastotieteen laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Mathematics and Statistics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Matematiikan opettajankoulutus", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Teacher education programme in Mathematics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4041", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "matriisit", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "matematiikka", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "lineaarialgebra", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "ominaisarvot", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "kompleksiluvut", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "matriisilaskenta", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "algebra", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "vektorit (matematiikka)", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.okm", "value": "G2", "language": null, "element": "type", "qualifier": "okm", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_68321
language fin
last_indexed 2025-03-31T20:03:23Z
main_date 2020-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2020
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/82066f71-994e-40c4-a0d9-003bbe2308e2\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202003252537.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2020
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Särkijärvi, Tuomas Kompleksiset vektoriavaruudet Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 matriisit matematiikka lineaarialgebra ominaisarvot kompleksiluvut matriisilaskenta algebra vektorit (matematiikka)
title Kompleksiset vektoriavaruudet
title_full Kompleksiset vektoriavaruudet
title_fullStr Kompleksiset vektoriavaruudet Kompleksiset vektoriavaruudet
title_full_unstemmed Kompleksiset vektoriavaruudet Kompleksiset vektoriavaruudet
title_short Kompleksiset vektoriavaruudet
title_sort kompleksiset vektoriavaruudet
title_txtP Kompleksiset vektoriavaruudet
topic Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 matriisit matematiikka lineaarialgebra ominaisarvot kompleksiluvut matriisilaskenta algebra vektorit (matematiikka)
topic_facet 4041 Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics algebra kompleksiluvut lineaarialgebra matematiikka matriisilaskenta matriisit ominaisarvot vektorit (matematiikka)
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/68321 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202003252537
work_keys_str_mv AT särkijärvituomas kompleksisetvektoriavaruudet