阿達馬矩陣

阿達馬矩陣

在數學中,阿達馬矩陣是一個方陣,每個元素都是 +1 或 −1,每行都是互相正交的。阿達馬矩陣常用於糾錯碼,如Reed-Muller碼。阿達馬矩陣的命名來自於法國數學家雅克·阿達馬

性質介紹


階的阿達馬矩陣滿足下面的式子
這裡是的單位矩陣
假設是一個階的實矩陣,它的每個元素都是有界的.
則存在阿達馬不等式:
當且僅當是阿達馬矩陣式上式取等號。
阿達馬矩陣的階數必須是或者是4的倍數。

西爾維斯特


阿達馬矩陣最初的構造的例子是由[[詹姆斯·約瑟夫·西爾維斯特]]給出的。假設''H''是一個''n''階的阿達馬矩陣,則下面的矩陣
給出一個 階的阿達馬矩陣。連續使用這個方法,我們可以給出下面的一系列矩陣
利用這種方法,西爾維斯特成功地構造了任何階阿達馬矩陣 ,其中k為非負整數。
西爾維斯特給出的矩陣有些特殊的性質。他們都是對稱矩陣,並且這些矩陣的跡都是0。第一行和第一列的元素都是,其他各行各列的元素都是一半 ,一半。這些矩陣和Walsh函數有密切的關係。

猜想介紹


在阿達馬矩陣理論最重要的開放性問題(即尚且無法判斷對錯的問題)是存在性的問題。
即阿達馬猜想: 對於每個4的倍數,k為自然數,都存在n階的阿達馬矩陣。
西爾維斯特構造法給出了階數為等等的阿達馬矩陣,之後阿達馬本人給出了階數為12和20的阿達馬矩陣。Raymond Paley隨後給出了任何階的阿達馬矩陣的方法,其中是任何模4為3的質數任意次冪。他也給出了形式為的阿達馬矩陣的方法,其中是任何模4為1的質數任意次冪。他使用了有限域的辦法得出了這些結論。阿達馬猜想很可能就是Paley提出的。現在有了更多的構造阿達馬矩陣的辦法。
Hadi Kharaghani 和 Behruz Tayfeh-Rezaie 2004年6月21日宣布他們構造出了階的阿達馬矩陣。現在最小的尚未被構造出來的階阿達馬矩陣是668階。