Fonctions d'une matrice
Mots-clés: calcul fonctionnel · décomposition spectrale · racine carrée · inverse · exponentielle · polynôme minimal · projecteurs spectraux · évolution temporelle
Exercice 1 : Fonctions d'une matrice
Pour une matrice hermitienne de décomposition spectrale , où les sont les projecteurs orthogonaux sur les sous-espaces propres, on définit pour toute fonction définie sur le spectre. On reprend la matrice
où est la matrice dont tous les coefficients valent , qui vérifie . On admet que a pour valeurs propres , de projecteur , et , de projecteur .
Vérification : . De même, et . C'est l'unique racine carrée de dont les valeurs propres sont positives ; il en existe d'autres, par exemple .
en accord avec l'énoncé. Enfin, en développant la relation, , soit , d'où .
Comme et , l'amplitude de rester dans l'état initial vaut et la probabilité est Elle oscille entre et , à la pulsation égale à la différence des deux valeurs propres de divisée par : c'est un battement entre les deux niveaux d'énergie. Ce modèle décrit par exemple une particule pouvant passer d'un site à l'un quelconque des deux autres sites d'un triangle.