se commuta col suo aggiunto, ossia se $f \circ f^*= f^*\circ f$. \\\vskip 0.05in
Analogamente una matrice si dice
normale se commuta con la sua trasposta (se è a elementi reali) o con la sua aggiunta (se è a elementi complessi). Una matrice contemporaneamente
normale e triangolare è necessariamente una matrice
diagonale. \\\vskip 0.05in
In uno spazio euclideo complesso, $f$ è normale $\iff$$f$ è diagonalizzabile ($f$ è triangolarizzabile con una base ortonormale $\basis$ tramite
l'algoritmo di ortogonalizzazione di Gram-Schmidt, e quindi la matrice $M_\basis(f)$ è sia normale che
triangolare, e quindi diagonale). In uno spazio
euclideo reale, se $f$ è triangolarizzabile e
normale, allora $f$ è diagonalizzabile (come prima).
\subsection{Spazi euclidei reali e complessi}
@ -2185,7 +2203,12 @@
base ortonormale di autovettori (\textit{teorema spettrale}). Se così non fosse, detto $W = V_{\lambda_1}\oplus^\perp\cdots\oplus^\perp V_{\lambda_k}$, $W^\perp$ sarebbe $f$-invariante e simmetrico/hermitiano, e dunque ammetterebbe un autovalore reale, contrariamente a quanto ipotizzato, \Lightning. Alternativamente, poiché
$f$ è simmetrico (e in tal caso anche perché il
polinomio caratteristico è completamente fattorizzabile in $\RR$) o hermitiano, $f$ è anche
normale, ed è dunque diagonalizzabile; allora, poiché gli autospazi sono in somma diretta ortogonale, $f$ è anche ortogonalmente o unitariamente diagonalizzabile.
normale, ed è dunque diagonalizzabile; allora, poiché gli autospazi sono in somma diretta ortogonale, $f$ è anche ortogonalmente o unitariamente diagonalizzabile. \\\vskip 0.05in
In termini matriciali, se $A$ è una matrice
simmetrica a elementi reali (o hermitiana a elementi complessi), esiste una matrice $O \in O(n)$ (o $U \in U(n)$) tale per cui $O^\top A O$ (o $U \in U(n)$) è diagonale. Infatti $f_A$, l'operatore
indotto da $A$ nella base ortonormale di $\RR^n$ (o $\CC^n$), è un operatore simmetrico (o hermitiano) rispetto al prodotto standard dello
spazio euclideo che si sta studiando.
\subsubsection{Radice quadrata di una matrice simmetrica, decomposizione polare e simultanea ortogonalizzabilità}