Se $\varphi$ è un prodotto scalare, $f^*= f^\top$ si chiama \textit{trasposto}
Se $\varphi$ è un prodotto scalare, $f^*= f^\top$ si chiama \textit{trasposto}
di $f$, mentre se $\varphi$ è hermitiano $f^*$ si dice \textit{aggiunto} di $f$.
di $f$, mentre se $\varphi$ è hermitiano $f^*$ si dice \textit{aggiunto} di $f$.
D'ora in poi si intenderà con $f^\top$ il trasposto di $f$ (con $\varphi$ scalare) e con $f^*$ l'aggiunto di $f$ (con $\varphi$ hermitiano). \\
D'ora in poi si intenderà con $f^\top$ il trasposto di $f$ (con $\varphi$ scalare) e con $f^*$ l'aggiunto di $f$ (con $\varphi$ hermitiano). \\\vskip 0.05in
Un'operatore $f$ si dice \textit{simmetrico} se $f = f^\top$ e quindi se $\varphi(\v, f(\w))=\varphi(f(\v), \w)$ (analogamente un'operatore si dice \textit{hermitiano} se $f = f^*$). \\
Un'operatore $f$ si dice \textit{simmetrico} se $f = f^\top$ e quindi se $\varphi(\v, f(\w))=\varphi(f(\v), \w)$ (analogamente un'operatore si dice \textit{hermitiano} se $f = f^*$). \\
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\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è simmetrico $\iff$$f = f^\top$$\iff$$M_\basis(f)= M_\basis(f)^\top$$\iff$$M_\basis(f)$ è simmetrica,
\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è simmetrico $\iff$$f = f^\top$$\iff$$M_\basis(f)= M_\basis(f)^\top$$\iff$$M_\basis(f)$ è simmetrica,
\item$f$ è hermitiano $\iff$$f = f^*$$\iff$$M_\basis(\varphi)\inv M_\basis(f)^* M_\basis(\varphi)= M_\basis(f^*)= M_\basis(f)$$\iff$$M_\basis(\varphi) M_\basis(f)$ è hermitiana,
\item$f$ è hermitiano $\iff$$f = f^*$$\iff$$M_\basis(\varphi)\inv M_\basis(f)^* M_\basis(\varphi)= M_\basis(f^*)= M_\basis(f)$$\iff$$M_\basis(\varphi) M_\basis(f)$ è hermitiana,
\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è hermitiana $\iff$$f = f^*$$\iff$$M_\basis(f)= M_\basis(f)^*$$\iff$$M_\basis(f)$ è hermitiana,
\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è hermitiana $\iff$$f = f^*$$\iff$$M_\basis(f)= M_\basis(f)^*$$\iff$$M_\basis(f)$ è hermitiana,
\item$f$ è ortogonale $\iff$$f \circ f^\top= f^\top\circ f =\Idv$,
\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è ortogonale $\iff$$M_\basis(f)$ è ortogonale,
\item$f$ è unitario $\iff$$f \circ f^*= f^*\circ f =\Idv$,
\item se $\basis$ è una base ortonormale, $f$ è unitaria $\iff$$M_\basis(f)$ è unitaria,
\item$(f^\top)^\top= f$,
\item$(f^\top)^\top= f$,
\item$(f^*)^*= f$,
\item$(f^*)^*= f$,
\item$(\lambda f)^\top=\lambda f^\top$,
\item$(\lambda f)^\top=\lambda f^\top$,
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\item$\Im f^\top=(\Ker f)^\perp$,
\item$\Im f^\top=(\Ker f)^\perp$,
\item$\Im f^*=(\Ker f)^\perp$,
\item$\Im f^*=(\Ker f)^\perp$,
\item se $W$ è un sottospazio di $V$, allora $W$ è $f$-invariante se e solo
\item se $W$ è un sottospazio di $V$, allora $W$ è $f$-invariante se e solo
se $W^\perp$ è $f^*$-invariante,
se $W^\perp$ è $f^\top$-invariante (o $f^*$-invariante),
\item se $f$ è simmetrico (o hermitiano), allora $W$ è $f$-invariante se e solo se $W^\perp$ è $f$-invariante,
\item l'operatore $\top\in\End(\End(V))$ è sempre diagonalizzabile
\item l'operatore $\top\in\End(\End(V))$ è sempre diagonalizzabile
e ha spettro $\{\pm1\}$, dal momento che il suo polinomio minimo è $x^2-1$ (infatti $(f^\top)^\top= f$ e gli autospazi relativi a $1$ e $-1$ sono entrambi diversi da $\zerovecset$),
e ha spettro $\{\pm1\}$, dal momento che il suo polinomio minimo è $x^2-1$ (infatti $(f^\top)^\top= f$ e gli autospazi relativi a $1$ e $-1$ sono entrambi diversi da $\zerovecset$),
\item l'autospazio $V_1$ di $\top$ raccoglie gli operatori simmetrici, mentre
\item l'autospazio $V_1$ di $\top$ raccoglie gli operatori simmetrici, mentre
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\subsection{Teorema spettrale reale e complesso}
\subsection{Teorema spettrale reale e complesso}
Sia $(V, \varphi)$ uno spazio euclideo reale. Se $f$ è un operatore simmetrico, allora
$f$ ammette solo autovalori reali. Prendendo infatti il prodotto hermitiano complessificato di $\varphi$, allora, se $\lambda$ è un autovalore in $\CC$ di $f$,
$\conj{\lambda}\varphi(\v, \v)=\varphi(\lambda\v, \v)$$=\varphi(f(\v), \v)=\varphi(\v, f(\v))=\varphi(\v, \lambda\v)=\lambda\varphi(\v, \v)$, dove $\v$ è un autovettore non nullo relativo
a $\lambda$; pertanto $\lambda=\conj{\lambda}\implies\lambda\in\RR$ dacché $\varphi(\v, \v)\neq0$). Seguendo gli stessi passaggi algebrici si mostra
che se $f$ è un operatore hermitiano uno spazio euclideo complesso, questo
ammette solo autovalori reali. \\\vskip 0.05in
Se $f$ è simmetrico o hermitiano, allora $V_\lambda\perp V_\mu$ se $\lambda$ e
$\mu$ sono due autovalori distinti. Infatti, se $\v$ è un autovettore relativo a $\lambda$ e $\w$ è un autovettore relativo a $\mu$, allora\footnote{$\lambda$ non è stato coniugato come argomento del prodotto dal momento che per il risultato precedente è reale, e quindi $\conj\lambda=\lambda$.}$\lambda\varphi(\v, \w)=
\varphi(\lambda\v, \w) = \varphi(\v, \mu\w) = \mu\varphi(\v, \w)$; poiché
$\lambda\neq\mu$ deve allora per forza valere $\varphi(\v, \w)=0$.
% TODO: sistemare
Se $f$ è simmetrico o hermitiano, esiste sempre una base ortonormale di autovettori
Se $f$ è simmetrico o hermitiano, esiste sempre una base ortonormale di autovettori
per $f$. $f$ è normale se e solo se è diagonalizzabile. Esiste sempre $S \in\Sym(n, \RR)$ tale per cui $S^2= A$, con $A \in\Sym(n, \RR)$. Se $S$ è definita positiva,
per $f$. $f$ è normale se e solo se è diagonalizzabile. Esiste sempre $S \in\Sym(n, \RR)$ tale per cui $S^2= A$, con $A \in\Sym(n, \RR)$. Se $S$ è definita positiva,
tale $S$ è unica. Se $A \in\GL(n, \RR)$, esistono e sono unici $P \in O(n)$,
tale $S$ è unica. Se $A \in\GL(n, \RR)$, esistono e sono unici $P \in O(n)$,