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几何 >> 微分几何 >> 李群
Questions in category: 李群 (Lie group).

证明: 当 $[A,B]=\lambda I_n$ 时, $e^A e^B=e^B e^A e^{[A,B]}$.

Posted by haifeng on 2012-08-01 18:24:14 last update 2012-08-02 09:28:02 | Answers (2)


设 $A,B\in\mathcal{M}_{n\times n}(\mathbb{F})$, $\lambda\in\mathbb{F}$. 这里 $\mathbb{F}=\mathbb{R}$, 或 $\mathbb{F}=\mathbb{R}$. 证明:

(1) 当 $AB=BA$ 时, $e^A e^B=e^{A+B}$.

(2) 当 $[A,B]=\lambda I_n$ 时, $e^A e^B=e^B e^A e^{[A,B]}$.


Example:

(1) 中条件如果不满足时, 则有反例. 若令

\[A=\left(\begin{array}{cc} 0 & 1 \\ 0 &0 \\ \end{array}\right),\quad\quad B=\left(\begin{array}{cc} 0 & 0 \\ 1 &0 \\ \end{array}\right)\]

则我们得到

\[[A,B] = \left(\begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 0 & -1 \\ \end{array}\right)\]

\[e^A = \left(\begin{array}{cc} 1 & 1 \\ 0 & 1 \\ \end{array}\right ),\quad\quad e^B = \left(\begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 1 & 1 \\ \end{array}\right),\quad\quad e^{[A,B]} = \left(\begin{array}{cc} e & 0 \\ 0 & e^{-1} \\ \end{array}\right)\]

\[e^A e^B = \left(\begin{array}{cc} 2 & 1 \\ 1 & 1 \\ \end{array}\right)\]

\[e^B e^A = \left(\begin{array}{cc} 1 & 1 \\ 1 & 2 \\ \end{array}\right)\]

从而

\[e^B e^A e^{[A,B]}=\left(\begin{array}{cc} 1 & 1 \\ 1 & 2 \\ \end{array}\right)\left(\begin{array}{cc} e & 0 \\ 0 & e^{-1} \\ \end{array}\right) = \left(\begin{array}{cc} e & e^{-1} \\ e & 2e^{-1} \\ \end{array}\right)\neq e^A e^B\]


Reference

http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=255395

http://www.jstor.org/discover/10.2307/2162208?uid=3737800&uid=2129&uid=2134&uid=374415477&uid=2&uid=70&uid=3&uid=374415467&uid=60&sid=21101125311297