GaussianUnitaryMatrixDistribution
GaussianUnitaryMatrixDistribution[σ,n]
表示矩阵维度为 {n,n} 且缩放参数为 σ 的高斯酉矩阵分布.
GaussianUnitaryMatrixDistribution[n]
表示带单位尺度参数的高斯酉矩阵分布.
更多信息
- GaussianUnitaryMatrixDistribution 也被称为高斯酉系综,或 GUE.
- GaussianUnitaryMatrixDistribution 是厄米特矩阵 的分布,其中 是由服从 NormalDistribution[0,σ] 分布的独立同分布的实数及虚数矩阵元素构成的复方阵.
- 的概率密度正比于 .
- 尺度参数 σ 可以是任意正数而 n 可以是任意正整数.
- GaussianUnitaryMatrixDistribution 可以和诸如 MatrixPropertyDistribution,EstimatedDistribution 及 RandomVariate 这样的函数一起使用.
背景
- GaussianUnitaryMatrixDistribution[σ,n] 也称之为高斯酉系综 (GUE),表示在 复厄米特矩阵上的统计分布,即满足 的方形复矩阵 ,其中 表示 的共轭转置. 按照 GaussianUnitaryMatrixDistribution 分布的矩阵 具有与 成正比的概率密度. 此外,所有项的 集合是实部和虚部(分别为 Re 和 Im)按 NormalDistribution[0,σ] 同分布的复变数的独立集合. GaussianUnitaryMatrixDistribution[σ,n] 由正整数 n(维数参数)和正实数 σ(标量参数)参数化. 尽管名字是“高斯酉矩阵分布”,但是属于该分布的矩阵不需要是酉的.
- 一个参数形式的 GaussianUnitaryMatrixDistribution[n] 等价于 GaussianUnitaryMatrixDistribution[1,n].
- 与高斯正交和高斯辛分布(分别为 GaussianOrthogonalMatrixDistribution 和 GaussianSymplecticMatrixDistribution)一起,高斯酉矩阵分布是 3 个高斯矩阵系综之一,最初是由 Eugene Wigner 建议为核物理学中研究波动的工具. 数学上,GUE 通过正交矩阵的共轭是不变的,其物理性模拟了缺少时间反演对称性的哈密顿体系. 矩阵系综,像高斯酉矩阵分布在学习随机矩阵理论,以及物理和数学的各种分支中是相当的重要.
- RandomVariate 可用于从高斯酉矩阵分布中给出一个或多个机器或随机精度(后者是通过 WorkingPrecision 选项)的伪随机变数,这种变数集合的均值、中位数、方差、原始矩和中心矩可分别用 Mean、Median、Variance、Moment 和 CentralMoment 进行计算. Distributed[A,GaussianUnitaryMatrixDistribution[σ,n]] 可以更简明地写成 AGaussianUnitaryMatrixDistribution[σ,n] 可用于断言随机矩阵 A 是按高斯酉矩阵分布分布的. 这种断言可用于函数,诸如 MatrixPropertyDistribution.
- 按照高斯酉矩阵分布的变数的轨迹、特征值和范数可以分别用 Tr、Eigenvalues 和 Norm 计算. 这种变数也可以用 MatrixFunction 和 MatrixPower 进行检验,相关的实量,例如,实部 (Re)、虚部 (Im) 和复参数 (Arg) 可以用 MatrixPlot 进行绘制.
- GaussianUnitaryMatrixDistribution 也与其他分布相关. 如上所讨论,定性地讲,它类似于高斯矩阵分布 GaussianOrthogonalMatrixDistribution 和 GaussianSymplecticMatrixDistribution. 高斯系综的泛化包括所谓的圆矩阵系综,因此 GaussianUnitaryMatrixDistribution 也与 CircularOrthogonalMatrixDistribution、CircularQuaternionMatrixDistribution、CircularRealMatrixDistribution、CircularSymplecticMatrixDistribution 和 CircularUnitaryMatrixDistribution 相关. GaussianUnitaryMatrixDistribution 也与 MatrixNormalDistribution、MatrixTDistribution、WishartMatrixDistribution、InverseWishartMatrixDistribution、TracyWidomDistribution 和 WignerSemicircleDistribution 相关.
范例
打开所有单元关闭所有单元基本范例 (4)
从 GaussianUnitaryMatrixDistribution 得到的矩阵的独立实部是联合高斯分布且不相关的,不在对角线上的项的方差是对角线上项的方差的一半:
使用 MatrixPropertyDistribution 对 GUE 矩阵的特征值采样:
范围 (4)
应用 (3)
比较直方图和解析形式,其中解析形式也被称为 Dyson 指数 的 Wigner 估测:
使用 RandomSample 随机排列特征值以补偿因算法指定的顺序:
通过把从 GaussianUnitaryMatrixDistribution 得到的矩阵作为无穷小量生成器构造 GUE 上的布朗运动:
根据从 CircularUnitaryMatrixDistribution 采样的初始矩阵生成布朗路径:
计算特征值的相位并将它们与从 CircularUnitaryMatrixDistribution 得到的矩阵特征值的 PDF 比较:
属性和关系 (4)
MatrixExp 作用于 而 采样于 GaussianUnitaryMatrixDistribution,其结果是酉矩阵:
估计从 GaussianUnitaryMatrixDistribution 抽取的矩阵元素的分布参数,假设它们是独立且服从正态分布的:
大型 GUE 矩阵的谱密度收敛到 WignerSemicircleDistribution:
大型 GUE 矩阵的缩放度最大的特征值的分布收敛于 TracyWidomDistribution:
比较样本直方图与 TracyWidomDistribution[2] 的 PDF:
文本
Wolfram Research (2015),GaussianUnitaryMatrixDistribution,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/GaussianUnitaryMatrixDistribution.html (更新于 2017 年).
CMS
Wolfram 语言. 2015. "GaussianUnitaryMatrixDistribution." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2017. https://reference.wolfram.com/language/ref/GaussianUnitaryMatrixDistribution.html.
APA
Wolfram 语言. (2015). GaussianUnitaryMatrixDistribution. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/GaussianUnitaryMatrixDistribution.html 年