Relación entre diferentes grupos ortogonales

He estado leyendo en grupos ortogonales y tengo algunas preguntas.

Recordar el grupo ortogonal de matrices O ( norte ) = { A R norte , norte : det A 0 , A T = A 1 } . esto satisface A X , A y = X T A T A y = X T y = X , y para todos X , y R norte , donde el producto interior dado es el producto escalar.

Supongamos que tenemos otro producto interno en R norte , decir [ , ] . De manera similar, se puede definir el grupo ortogonal de este producto interno, O ( [ , ] ) = { A R norte , norte : det A 0 , [ A X , A y ] = [ X , y ] X , y R norte } .

1) Del cálculo en el párrafo 1, tenemos O ( norte ) O ( < , > ) es decir, las matrices ortogonales son un subconjunto de las matrices invariantes con respecto al producto escalar). ¿Podemos decir que estas dos definiciones son equivalentes? De ese mismo cálculo en el párrafo 1, solo veo el requisito de que A T A = I norte (es decir A T es un inverso izquierdo). ¿Es esto lo mejor que podemos concluir? (¡Estoy bastante seguro de que no!)

2) Más generalmente, ¿podemos relacionar las matrices ortogonales con el producto interno arbitrario [ , ] ? ¿Hay alguna condición general por la cual O ( norte ) O ( [ , ] ) ? (o incluso O ( norte ) = O ( [ , ] ) ?

Pensamientos: Es bien sabido que cualquier producto interno en R norte es de la forma [ X , y ] = X T B y , dónde B es una matriz definida positiva simétrica. Por lo tanto, si A O ( norte ) , entonces [ A X , A y ] = X T A T B A y , así que supongo que el requisito de que A O ( [ , ] ) es eso A T B A = B . Eso es, A 1 B A = B . A partir de aquí, no tengo idea de cómo continuar, ¡todavía no me parece muy intuitivo!

Edito: parece A T B A = B caracteriza las matrices en O ( [ , ] ) de acuerdo con las matrices ortogonales solo definidas para el producto interno estándar? .

¡Gracias!

Creo que puede usar el proceso de Gram-Schmidt para construir una base que sea ortonormal con respecto a su forma alternativa [ , ] . Entonces, bajo este cambio de base, O ( [ , ] ) es isomorfo al grupo estándar O ( norte ) .
Para 1), tenga en cuenta que A T A = I norte si y si A A T = I norte por lo que las dos nociones son equivalentes.

Respuestas (1)

La condición A T B A = B es equivalente a ( B 1 / 2 A T B 1 / 2 ) ( B 1 / 2 A B 1 / 2 ) = I . Por lo tanto

O ( [ , ] ) = { B 1 / 2 q B 1 / 2 :   q O ( norte ) } .
Ahora supongamos A O ( norte ) O ( [ , ] ) . Entonces A B = A ( A T B A ) = ( A A T ) B A = B A . Resulta que O ( norte ) O ( [ , ] ) si y solo si B conmuta con todas las matrices ortogonales reales, pero esto ocurre sólo cuando B es una matriz escalar y en ese caso, O ( norte ) = O ( [ , ] ) .