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设 T∈L(V) ,那么 T 的奇异值(singular value)就是由 T∗T 的本征值构成的数组,并且每个本征值 λ 都要在这个数组中重复其本征空间的维数 dim E(λ,T∗T) 次。
设 T∈L(V) 有奇异值 s1,…,sn ,则 V 有两个规范正交基 e1,…,en 和 f1,…,fn 使得对每个 v∈V 都有 Tv=s1⟨v,e1⟩f1+⋯+sn⟨v,en⟩fn 。
证明: 因为 T∗T 是正算子,根据谱定理可知,有规范正交基 e1,…,en 使得对于 1≤j≤n 均有 T∗Tej=sjej 。 并且对每个 v∈V 均有
将 T∗T 作用于该等式两端可得
对 T 做极分解,可知有等距同构 S∈L(V) 使得 T=ST∗T ,将 S 作用于上边的等式,可得
设 fj=Sej ,因为 S 是等距同构, 所以 ‖fj‖=‖Sej‖=‖ej‖=1 ,所以 f1,…,fn 也是一个规范正交基。那么上述等式就变成了