Бикватернион

Бикватернион

Бикватернионы — комплексификация (расширение) обычных (вещественных) кватернионов.

Содержание

Определение

Бикватернионы можно описать как множества чисел вида «w+x*i+y*j+z*k»,   где w, x, y, z — есть те или иные «специальные комплексные числа». Альтернативный способ введения — Процедура Кэли — Диксона: это гиперкомплексные числа вида «a+I*b»,  где a, b — любые кватернионы, а I — «мнимая единица расширения». Известны три разных вида бикватернионов, в зависимости от того, какого типа «комплексные» числа положены в основу этого представления (иначе говоря, каковы свойства расширяемой операции умножения для числа «I»):

История и применения

Об ординарных бикватернионах написал Гамильтон, Уильям Роуэн в 1844г. (см. Труды Ирландской Королевской Академии 1844 и 1850 стр.388). В число наиболее видных сторонников этих бикватернионов следует включить Александра Макфарлейна (en:Alexander Macfarlane), Артура У. Конвей (en:Arthur W. Conway), Людвика Зильберштейна (en:Ludwik Silberstein) и Корнелиуса Ланцоша. Единичная квази-сфера бикватернионов обеспечивает представление группы Лоренца, на которой основана Специальная теория относительности.

Двойные кватернионы изучал Клиффорд, Уильям. Дуальные кватернионы инструментально обеспечивают нестандартный анализ обычных кватернионов. Далее, если не оговорено, речь идёт об ординарных бикватернионах.

Свойства

«Алгебра бикватернионов» есть тензорное произведение алгебр CH (взятое над вещественными числами), где C - та или иная алгебра комплексных чисел, а H - алгебра обычных (вещественных) кватернионов. Но алгебра двойных кватернионов (=кватернионов по Клиффорду) оказывается также изоморфна прямой сумме HH двух алгебр кватернионов (изоморфизм задан переходом к базису {(1+I)/2, (1-I)/2} из пары идемпотентов).

...

Матричное представление

Есть три комплексные матрицы, для которых: \begin{pmatrix}i & 0\\0 & -i\end{pmatrix}\begin{pmatrix}0 & 1\\-1 & 0\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0 & i\\i & 0\end{pmatrix}.  Притом квадрат каждой из этих матриц есть «минус единичная матрица», а если произведению этих матриц сопоставить произведение чисел i*j = k; j*i = -k. Получаем, что порождаемая этим матрицами подгруппа матричной группы изоморфна группе кватернионов. Следовательно, если сопоставить матрице \begin{pmatrix}u+iv & w+ix\\-w+ix & u-iv\end{pmatrix} бикватернион q == u*1 + v*i + w*j + x*k, то для данной 2×2 комплексной матрицы, всегда существуют комплексные величины u, v, w, x в этой форме. Иначе говоря, кольцо комплексных матриц изоморфно[1] кольцу (ординарных) бикватернионов.

Подалгебры

При рассмотрении (ординарных) бикватернионов, как алгебры над полем вещественных чисел R, набор {1, I, i, Ii, j, Ij, k, Ik} образует базис, эта алгебра имеет вещественную размерность пространства восемь. Притом квадраты всех элементов Ii, Ij, Ik =«+1». Значит, вещественная подалгебра, образуемая \lbrace x + y(Ii) : x, y \in R \rbrace изоморфна кольцу, которое образуют двойные числа (с алгебраической структурой аналогичной строящейся над единичной гиперболой). Элементы Ij, Ik определяют такие же подалгебры.

Элементы \lbrace x + yj : x,y \in C \rbrace образуют подалгебру изоморфную бикомплексным числам (tessarine).

Третий вид подалгебры, т.н. «кокватернионы», порождается Ij, Ik, т.к. вещественное линейное подпространство с базисом {1, i, Ij, Ik} замкнуто по умножению (ведь Ij*Ik=-i). Указанный базис образует диэдрическую группу квадрата, а кокватернионы изоморфны алгебре вещественных матриц 2х2.

Квантовая механика и спинорная алгебра, трактуют бикватернионы Ii, Ij, Ik (или их отрицание), рассматривая их в преставлении M(2,C), как матрицы Паули.

Ссылки

  1. en:Leonard Dickson (1914) Linear Algebras, §13 "Equivalence of the complex quaternion and matric algebras", p.13
  • Бикватернионы (ординарные) — популярное изложение
  • Vladislav V Kravchenko Applied Quaternionic Analysis. Heldermann 2003, — 134p. ISBN: 3-88538-228-88 (см.)

См. также


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Бикватернион" в других словарях:

  • Математика — Евклид. Деталь «Афинской школы» Рафаэля Математика (от др. греч …   Википедия

  • Простое число — Простое число  это натуральное число, имеющее ровно два различных натуральных делителя: единицу и само себя. Все остальные натуральные числа, кроме единицы, называются составными. Таким образом, все натуральные числа больше единицы… …   Википедия

  • Число — У этого термина существуют и другие значения, см. Число (значения). Число  основное понятие математики[1], используемое для количественной характеристики, сравнения и нумерации объектов. Возникнув ещё в первобытном обществе из потребностей… …   Википедия

  • Натуральное число — Натуральные числа можно использовать для счёта (одно яблоко, два яблока и т. п.). Натуральные числа (естественные числа)  числа, возникающие естественным образом при счёте (как в смысле перечисл …   Википедия

  • Алгебраическое число — над полем   элемент алгебраического замыкания поля , то есть корень многочлена (не равного тождественно нулю) с коэффициентами из . Если поле не указывается, то предполагается поле рациональных чисел, то есть , в этом случае поле… …   Википедия

  • Целое число — Множество целых чисел  , определяется как замыкание множества натуральных чисел относительно арифметических операций сложения (+) и вычитания (−). Таким образом, сумма, разность и произведение двух целых чисел дает снова целые числа. Оно… …   Википедия

  • Мощность множества — Мощность множества, кардинальное число множества (лат. cardinalis ← cardo  главное обстоятельство, стержень, сердцевина)  характеристика множеств (в том числе бесконечных), обобщающая понятие количества (числа) элементов конечного… …   Википедия

  • Рациональное число — Четверти Рациональное число (лат. ratio  отношение, деление, дробь)  число, представляемое обыкновенной дробью , числитель   целое число, а знаменатель   …   Википедия

  • Вещественное число — Вещественное, или действительное число [1] математическая абстракция, возникшая из потребности измерения геометрических и физических величин окружающего мира, а также проведения таких операций как извлечение корня, вычисление логарифмов, решение… …   Википедия

  • Иррациональное число — Иррациональное число  это вещественное число, которое не является рациональным, то есть не может быть представлено в виде дроби , где   целые числа, . Иррациональное число может быть представлено в виде бесконечной непериодической… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»