Matriz unitaria

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En matemática, una matriz unitaria es una matriz compleja U, de n por n elementos, que satisface la condición:

donde es la matriz identidad y es el traspuesto conjugado (también llamado el hermitiano adjunto) de U. Esta condición implica que una matriz U es unitaria si tiene inversa igual a su traspuesta conjugada .

Una matriz unitaria en la que todas las entradas son reales es una matriz ortogonal, y por tanto preserva el producto escalar de dos vectores reales.

así que una matriz unitaria U satisface

para todos los vectores complejos x e y', donde <.,.> representa al producto escalar en Cn. Si es una matriz n por n entonces las siguientes condiciones son equivalentes:

1. es unitaria
2. es unitaria
3. Las columnas de forman una base ortonormal de Cⁿ con respecto al producto escalar usual.
4. Las filas de forman una base ortonormal de Cⁿ con respecto al producto escalar usual.
5. es una isometría con respecto a la norma de su producto escalar

Se desprende de la propiedad de isometría que todos los autovalores de una matriz unitaria son números complejos de valor absoluto 1. Esto también se cumple para su determinante.

Todas las matrices unitarias son normales, y el teorema espectral se aplica a a ellas. De esta forma, toda matriz unitaria U tiene una descomposición de la forma

U = VΣV ^*

donde V es unitaria, y Σ es diagonal y unitaria.

Para todo n, el conjunto de todas las matrices unitarias n por n forman un grupo.

Una matriz unitaria es especial si su determinante es 1.

[editar] Véase también

• matriz ortogonal
• grupo unitario
• grupo unitario especial
• operador unitario