HankelMatrix

HankelMatrix[n]

给出第一行和第一列均为连续整数的 n×n 汉克尔(Hankel)矩阵.

HankelMatrix[{c1,c2,,cn}]

给出汉克尔矩阵,其第一列由项 c1, c2, 组成.

HankelMatrix[{c1,c2,,cm},{r1,r2,, rn}]

给出第一列为 ci、最后一行为 ri 的汉克尔矩阵.

更多信息和选项

  • 汉克尔矩阵通常出现在与近似理论、函数分析、数值分析和信号处理有关的应用中.
  • 汉克尔矩阵是一个沿其反对角线为常数的矩阵. 当 时,汉克尔矩阵 的项由 给出,否则由 给出.
  • cm 一定与 r1 一样. »
  • 对于 m=n,汉克尔矩阵为对称矩阵,且若项 cirj 都为实数,则该矩阵会有实特征值.
  • HankelMatrix[,TargetStructure->struct] 返回格式由 struct 指定的汉克尔矩阵. 可能的设置包括:
  • Automatic自动选择返回的表示
    "Dense"以稠密矩阵的形式表示矩阵
    "Structured"以结构化数组的形式表示矩阵
    "Symmetric"以对称矩阵的形式表示矩阵
  • 设置 HankelMatrix[,TargetStructureAutomatic],如果矩阵项的数量少于预设的阈值,则返回稠密矩阵,否则返回结构化数组.
  • 对于结构化 HankelMatrix sa,下列属性 "prop" 可以 sa["prop"] 的形式访问:
  • "ColumnVector"第一列下项的向量
    "RowVector"最后一行项的向量
    "Properties"支持的属性列表
    "Structure"结构化数组的类型
    "StructuredData"结构化数组存储的内部数据
    "StructuredAlgorithms"为结构化数组提供特殊方法的函数列表
    "Summary"摘要信息,以 Dataset 的形式表示
  • Normal[HankelMatrix[]] 将结构化的汉克尔矩阵转换为普通矩阵.

范例

打开所有单元关闭所有单元

基本范例  (3)

4×4 汉克尔矩阵:

带有符号项的 4×4 汉克尔矩阵:

矩形汉克尔矩阵:

范围  (9)

创建机器数精度的汉克尔矩阵:

创建 20 位精确度的汉克尔矩阵:

具有复数项的汉克尔矩阵:

矩形汉克尔矩阵:

汉克尔矩阵的常用符号记法:

生成结构化汉克尔矩阵:

结构化表示通常使用更少的内存:

HankelMatrix 对象包括提供有关数组信息的属性:

"ColumnVector" 属性给出了汉克尔矩阵的第一列:

"RowVector" 属性给出了汉克尔矩阵的最后一行:

"Summary" 属性给出了一个关于数组的简要信息:

"StructuredAlgorithms" 属性列出了具有结构化算法的函数:

适当时,结构化算法会返回另一个 HankelMatrix 对象:

转置矩阵也是一个 HankelMatrix

汉克尔矩阵与其转置矩阵的乘积不是汉克尔矩阵:

将稠密汉克尔矩阵转换为结构化的汉克尔矩阵:

选项  (2)

TargetStructure  (2)

将汉克尔矩阵以稠密矩阵的形式返回:

将汉克尔矩阵以结构化数组的形式返回:

以对称矩阵形式返回汉克尔矩阵:

设置 TargetStructureAutomatic,小型矩阵的情况下会返回稠密矩阵:

对于大型矩阵而言,则会返回结构化表示:

应用  (4)

使用汉克尔行列式可以计算 阶 Padé 近似值. 生成 Exp[z] 幂级数的前 2n+1 部分和:

求部分和的二次差分:

香克斯变换将 阶 Padé 近似值表示为两个汉克尔行列式之比:

比较 PadeApproximant 给出的结果:

指数函数的 n 项之和:

的点上对指数函数进行采样:

使用 Prony 方法 [维基百科] 从数据中恢复指数之和:

汉克尔矩阵的行列式出现在函数的连分数展开中. 生成函数的前几个级数展开系数:

定义从序列系数中建立汉克尔行列式的效用函数:

生成连分数展开式的前几个系数:

构建连分数近似值:

将连分数与原始函数进行比较:

与区间 上的权重函数 相对应的 n 点高斯正交规则可以从权重函数的矩推导出来. 定义权重函数和区间:

从 0 开始生成前 个矩:

与给定权重函数相对应的第 n 阶正交多项式的系数可以通过求解由矩阵构造的汉克尔系统得到:

n 点高斯正交规则的节点是正交多项式的根:

n 点高斯正交规则的权重可通过求解 Vandermonde 系统获得:

使用节点和权重对积分进行数值逼近:

NIntegrate 得出的答案进行比较:

属性和关系  (6)

阶数为 的汉克尔函数的行列式是

由实数项组成的汉克尔方阵是对称的:

HankelMatrix[c,RotateRight[c]] 是非轮换方阵:

非轮换方阵有特征向量 {1,} 以及特征值 c1+c2+

HankelMatrixToeplitzMatrix 通过与一个交换矩阵(反向排序的单位矩阵)相乘而相关联:

同样,对汉克尔矩阵反向排序,得到一个 Toeplitz 矩阵:

用对角线、Vandermonde 矩阵和汉克尔矩阵来证明 Vandermonde 矩阵的逆矩阵的因式分解:

将柯西矩阵表示为对角线、Vandermonde 矩阵和汉克尔矩阵的乘积:

可能存在的问题  (1)

如果元素 cmr1 不相同时,采用 cm 而忽略 r1

巧妙范例  (3)

可视化汉克尔矩阵的项:

定义一个汉克尔矩阵,其项为阶乘的倒数:

其行列式可以用巴恩斯 G 函数来表示:

定义一个汉克尔矩阵,其项为伯努利数:

其行列式可以用巴恩斯 G 函数来表示:

Wolfram Research (2007),HankelMatrix,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/HankelMatrix.html (更新于 2024 年).

文本

Wolfram Research (2007),HankelMatrix,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/HankelMatrix.html (更新于 2024 年).

CMS

Wolfram 语言. 2007. "HankelMatrix." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2024. https://reference.wolfram.com/language/ref/HankelMatrix.html.

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Wolfram 语言. (2007). HankelMatrix. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/HankelMatrix.html 年

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