CircularOrthogonalMatrixDistribution[n]
表示一个圆正交矩阵分布,其矩阵维度为 {n,n}.
CircularOrthogonalMatrixDistribution
CircularOrthogonalMatrixDistribution[n]
表示一个圆正交矩阵分布,其矩阵维度为 {n,n}.
更多信息
- CircularOrthogonalMatrixDistribution 亦称为圆正交系综,或 COE.
- CircularOrthogonalMatrixDistribution 表示 n 阶对称酉方阵上的均匀分布,亦称为限制在酉群
的对称子集上的哈尔测度. - 维度参数 n 可以是任意正整数.
- CircularOrthogonalMatrixDistribution 可以与诸如 MatrixPropertyDistribution 和 RandomVariate 之类的函数一起使用.
背景
- CircularOrthogonalMatrixDistribution[n],也被称为圆正交系综(COE),表示在
一元对称复阵上的统计分布,即同时满足
和
的复数方阵
,其中
表示
的转置,
表示
的共轭转置,
是
恒等矩阵. 这里,参数 n 被称作分布的维度参数,可以是任意正整数. 尽管名为“圆正交矩阵分布”,且属于该分布的矩阵为酉阵(
),它们并不一定是正交的(
). - 与圆辛和圆酉矩阵分布(分别为 CircularSymplecticMatrixDistribution 和CircularUnitaryMatrixDistribution)一道,圆正交矩阵分布是由 Freeman Dyson 于 1962 年最初设计的三个圆矩阵系综之一. 从概率学角度而言,圆正交矩阵分布表示对称酉方阵系列上的均匀分布,而数学上,它也是所有对称矩阵在酉群
内子集的所谓哈尔测度. 类如圆正交矩阵分布的矩阵系综,在随机矩阵理论以及在物理和数学的各个分支的研究中都具有相当的重要性. - RandomVariate 可用来给出一个或更多机器精度或任意精度(后者可通过 WorkingPrecision 选项获得)的圆正交矩阵分布中的伪随机变元,并且这类变元的均值、中位数、方差、原始矩和中心矩可以分别通过使用 Mean、Median、Variance、Moment 和 CentralMoment 计算得到. Distributed[A,CircularOrthogonalMatrixDistribution[n]],更简洁的式子为 ACircularOrthogonalMatrixDistribution[n],可用于断定随机矩阵 A 服从圆正交矩阵分布. 这类断言可用于诸如 MatrixPropertyDistribution 的函数中.
- 服从圆正交矩阵分布的变元的迹、特征值和范数可以分别使用 Tr、Eigenvalues 和 Norm 计算得到. 这类变元也可以通过 MatrixFunction、MatrixPower 及相关实量研究,例如实部(Re)、虚部(Im)和复参数(Arg),可以使用 MatrixPlot 绘图.
- CircularOrthogonalMatrixDistribution 和许多其它分布有关. 如上所述,它在性质上与其它圆矩阵分布相似,如 CircularQuaternionMatrixDistribution、CircularRealMatrixDistribution、CircularSymplecticMatrixDistribution 和 CircularUnitaryMatrixDistribution. 最初,圆矩阵系综是由所谓广义高斯系综推导而来,因此 CircularOrthogonalMatrixDistribution 与GaussianOrthogonalMatrixDistribution、GaussianSymplecticMatrixDistribution 和 GaussianUnitaryMatrixDistribution 相关. CircularOrthogonalMatrixDistribution 也与 MatrixNormalDistribution、MatrixTDistribution、WishartMatrixDistribution、 InverseWishartMatrixDistribution、TracyWidomDistribution 和 WignerSemicircleDistribution 相关.
范例
打开所有单元 关闭所有单元基本范例 (2)
m = RandomVariate[CircularOrthogonalMatrixDistribution[3]]UnitaryMatrixQ[m]∧SymmetricMatrixQ[m]用 MatrixPropertyDistribution 在球面上取一个随机点:
mat2vec[m_] := Re[Table[Tr[m.PauliMatrix[k]], {k, 3}]] / 2dist = MatrixPropertyDistribution[mat2vec[u.PauliMatrix[3].u^], uCircularOrthogonalMatrixDistribution[2]];RandomVariate[dist]∈Sphere[]Point[RandomVariate[dist, 1500]]//Graphics3D范围 (3)
RandomVariate[CircularOrthogonalMatrixDistribution[2]]RandomVariate[CircularOrthogonalMatrixDistribution[2], 2]gap𝒟 = MatrixPropertyDistribution[Max[Differences[Sort[Arg[Eigenvalues[𝓂]]]]], 𝓂CircularOrthogonalMatrixDistribution[10]];NExpectation[δ Sin[δ], δgap𝒟]应用 (2)
evs𝒟 = MatrixPropertyDistribution[Arg[Eigenvalues[x]], xCircularOrthogonalMatrixDistribution[2]];φs = RandomSample /@ RandomVariate[evs𝒟, 10 ^ 5];可视化联合相位分布和 PDF 解析式:
Show[
Histogram3D[φs, {-Pi, Pi, 0.2}, PDF],
Plot3D[(1/16Pi)Abs[Exp[I ϕ1] - Exp[I ϕ2]], {ϕ1, -Pi, Pi}, {ϕ2, -Pi, Pi}, PlotStyle -> None, MeshStyle -> Thick], ViewPoint -> {10, 10, 3}]CircularOrthogonalMatrixDistribution 的特征值的联合分布也是逆温度
时 Dyson 库仑气体在圆上的 Boltzmann 分布. 系统中每个粒子的平均哈密顿量为(不包含动能项):
hamiltonian[Z_] := Module[{n = Length[Z]},
Log[n] / 2 - Sum[Total[Log[Abs[Differences[Z, 1, k]]]], {k, n - 1}] / n
]h𝒟 = MatrixPropertyDistribution[hamiltonian[Eigenvalues[x]], xCircularOrthogonalMatrixDistribution[n]];means = Table[{n, Mean[RandomVariate[h𝒟, 1000]]}, {n, 10, 60, 10}]Show[ListPlot[means, PlotStyle -> {Orange, PointSize[Medium]}, Filling -> Axis, PlotRange -> {0, 0.37}, AxesLabel -> {"N", "〈H〉"}], Plot[(1/2) (Log[2] + PolyGamma[0, (3/2)]), {x, 0, 60}]]属性和关系 (2)
dim = 300;
args = RandomVariate[MatrixPropertyDistribution[Arg[Eigenvalues[x]], xCircularOrthogonalMatrixDistribution[dim]], 100];Histogram[Join@@args, {-Pi, Pi, 2Pi / 40}, PDF]diffs = Join@@Map[Composition[Differences, Sort], (args/2Pi)dim];比较样本水平间距的直方图与解析形式,解析形式亦称为 Dyson 指标
的 Wigner 估测:
WignerSurmisePDF[x_, β : 1] := (Pi / 2) x Exp[(-Pi / 4) x ^ 2]Show[Histogram[diffs, {0.1}, PDF], Plot[WignerSurmisePDF[x, 1], {x, 0, 3}]]对于维度大小为
的 CircularOrthogonalMatrixDistribution 的特征向量,其元素的缩放模数服从
分布:
𝒟 = MatrixPropertyDistribution[Flatten[Abs[Eigenvectors[𝓂]] ^ 2], 𝓂CircularOrthogonalMatrixDistribution[50]];data = Normalize[Join@@RandomVariate[𝒟, 100], Mean];将直方图与 ChiSquareDistribution 的 PDF 进行比较:
Show[Histogram[data, "Scott", PDF], Plot[PDF[ChiSquareDistribution[1], x], {x, 0, 5}, PlotRange -> {{0, 5}, {0, 3}}]]可能存在的问题 (2)
从 CircularOrthogonalMatrixDistribution 得来的矩阵不必是正交矩阵:
RandomVariate[CircularOrthogonalMatrixDistribution[3]]OrthogonalMatrixQ[%]用 CircularRealMatrixDistribution 来抽样一个随机正交实矩阵:
RandomVariate[CircularRealMatrixDistribution[3]]OrthogonalMatrixQ[%]可将从 CircularOrthogonalMatrixDistribution 得来的矩阵表示为矩阵
,其中矩阵
服从 CircularUnitaryMatrixDistribution:
u = RandomVariate[CircularUnitaryMatrixDistribution[2]];o = Transpose[u].u;UnitaryMatrixQ[o]∧SymmetricMatrixQ[o]相关指南
-
▪
- 矩阵分布
文本
Wolfram Research (2015),CircularOrthogonalMatrixDistribution,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/CircularOrthogonalMatrixDistribution.html.
CMS
Wolfram 语言. 2015. "CircularOrthogonalMatrixDistribution." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/CircularOrthogonalMatrixDistribution.html.
APA
Wolfram 语言. (2015). CircularOrthogonalMatrixDistribution. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/CircularOrthogonalMatrixDistribution.html 年
BibTeX
@misc{reference.wolfram_2026_circularorthogonalmatrixdistribution, author="Wolfram Research", title="{CircularOrthogonalMatrixDistribution}", year="2015", howpublished="\url{https://reference.wolfram.com/language/ref/CircularOrthogonalMatrixDistribution.html}", note=[Accessed: 15-September-2026]}
BibLaTeX
@online{reference.wolfram_2026_circularorthogonalmatrixdistribution, organization={Wolfram Research}, title={CircularOrthogonalMatrixDistribution}, year={2015}, url={https://reference.wolfram.com/language/ref/CircularOrthogonalMatrixDistribution.html}, note=[Accessed: 15-September-2026]}