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非奇异三角 (0,1)-矩阵谱的界

组合数学 2020-09-23 v2

摘要

KnK_n 为所有非奇异 n×nn\times n 下三角 (0,1)(0,1)-矩阵的集合。Hong 与 Loewy (2004) 引入了数 cn=min{λλ 是 XXT 的特征值, XKn},nZ+. c_n={\rm min}\{\lambda\mid \lambda~\text{是}~XX^{\rm T}~\text{的特征值},~X\in K_n\},\quad n\in\mathbb{Z}_+. Ilmonen、Haukkanen 与 Merikoski (2008) 考虑了一族相关的数: Cn=max{λλ 是 XXT 的特征值, XKn},nZ+. C_n={\rm max}\{\lambda\mid \lambda~\text{是}~XX^{\rm T}~\text{的特征值},~X\in K_n\},\quad n\in\mathbb{Z}_+. 这些数可用于界定属于 KnK_n 的矩阵的奇异值,并且出现在例如幂 GCD 矩阵、格论中的交与并矩阵以及相关的数论矩阵的特征值界中。本文证明了对于奇数 nn,有下界 cn1125φ4n+225φ2n255nφ2n2325+n+225φ2n+255nφ2n+125φ4n, c_n\geq \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{25}\varphi^{-4n}+\frac{2}{25}\varphi^{-2n}-\frac{2}{5\sqrt{5}}n\varphi^{-2n}-\frac{23}{25}+n+\frac{2}{25}\varphi^{2n}+\frac{2}{5\sqrt{5}}n\varphi^{2n}+\frac{1}{25}\varphi^{4n}}}, 而对于偶数 nn,有 cn1125φ4n+425φ2n255nφ2n25+n+425φ2n+255nφ2n+125φ4n, c_n\geq \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{25}\varphi^{-4n}+\frac{4}{25}\varphi^{-2n}-\frac{2}{5\sqrt{5}}n\varphi^{-2n}-\frac{2}{5}+n+\frac{4}{25}\varphi^{2n}+\frac{2}{5\sqrt{5}}n\varphi^{2n}+\frac{1}{25}\varphi^{4n}}}, 其中 φ\varphi 表示黄金比。这些下界改进了 Mattila (2015) 与 Altinişik 等人 (2016) 先前导出的估计。通过数值方法评估了这些下界的尖锐性,并猜想当 nn\to\inftycn5φ2nc_n\sim 5\varphi^{-2n}。此外,导出了数 CnC_n 的一个新的闭式表达式,即 Cn=14csc2(π4n+2)=4n2π2+4nπ2+(112+1π2)+O(1n2),nZ+. C_n=\frac14 \csc^2\bigg(\frac{\pi}{4n+2}\bigg)=\frac{4n^2}{\pi^2}+\frac{4n}{\pi^2}+\bigg(\frac{1}{12}+\frac{1}{\pi^2}\bigg)+\mathcal{O}\bigg(\frac{1}{n^2}\bigg),\quad n\in\mathbb{Z}_+.

关键词

引用

@article{arxiv.2002.03337,
  title  = {Bounds on the spectrum of nonsingular triangular $(0,1)$-matrices},
  author = {Vesa Kaarnioja},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2002.03337},
  year   = {2020}
}

备注

12 pages, 2 figures