四元数、Clifford代数与超复数及其在物理学中的应用

本文是一篇介绍Clifford代数基本性质和应用的文章.Clifford代数是实数、复数、四元数和向量代数的统一和推广,它准确、忠实地刻画了时空的内在性质,为众多数学和物理理论提供了统一、标准、优雅和开放的语言和工具.超复数系有望能够完成现代科学的一次新的大综合,值得在本科物理和数学的教学中普及.     

四元数矩阵代数的实表示及其应用

设R记实数域,Q记R上四元数代数,若x∈EQ,x=a+bi+cj+dk,其中a、b、c、d在R中,则x的共轭元=a—bi—cj—dk,x的范数N(x)=a~2+b~2+c~2+d~2。设Q~(×n)(或R~(×))记Q(或R)上n×n矩阵构成的R代数,我们以Hom(Q~×,R~(4×4))记Q~(×)的全部R代数表示的集合。还以E_(ij)表示(i,j)位置是1,其余位置是0的n阶方阵,I_r记r阶单位阵;GLr(Q)及GLr(R)分别记Q上及R上一般线性群。     

基于四元数方法的绳系机器人姿态控制

为进一步提升空间绳系机器人在轨服务能力,研究了空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态控制问题.首先,基于四元数原理,描述了空间绳系机器人在抓捕目标后组成的复合体姿态,建立了空间绳系机器人系统的动力学方程;其次,针对带约束的动力学控制方程,结合投影技术和Runge Kutta方法,构造了一种保四元数范数的显式投影方法;最后,通过数值实验,验证了所提出数值方法的有效性,同时分析了采用系绳和推力器同时控制,采用系绳、推力器相互切换控制,以及单独采用推力器进行控制这3种方式对空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态的控制效果和能量消耗.     

四元数矩阵的实表示与四元数矩阵方程

四元数矩阵与四元数矩阵方程在力学和工程问题的理论研究和实际数值计算中都起到重要的作用.该文借助四元数矩阵的实表示方法,研究了一般四元数矩阵方程AXB-CYD=E的解的问题,给出了一种求解四元数矩阵方程的算法技巧.该文还得到了四元数矩阵的Roth's定理.     

两类四元数矩阵偶的GH合同标准形

该文给出两类四元数矩阵偶〈A,B１〉与〈A,B２〉的ＧＨ 合同标准形,其中A为半正定自共轭阵,B１ 为斜自共轭阵,B２ 为自共轭阵．由此分别得到（广义）半正定与正定四元数矩阵的ＧＨ合同标准形,以及矩阵同时对角化问题的若干个结果．     

二次四元数系统正定解的迭代法

二次四元数系统XAX-BX=P是离散型Lyapunov方程正定解反问题的推广形式.本文在四元数体上讨论它的正定解存在性及迭代求解方法.利用等价二次方程的系数矩阵的极大极小特征值,获得其正定解的存在区间,并针对系数矩阵的不同情况构建出三种收敛的迭代格式.同时根据每种迭代的特点,给出了迭代初始矩阵的选取方法.最后通过四元数...     

四元数矩阵方程AXAH=B的最小二乘解

引入了四元数矩阵范数的概念，通过使用四无数矩阵的奇异值分解，给出了四元数矩阵方程AXA^H＝B在最小二乘意义下的Hermitian解以及Skew-Hermitian解．     

四元数体上两类多项式的零点

本文研究四元数体 Q上多项式的零点 ,特别对于其中两类多项式——系数两两可换的多项式和二次多项式建立了系统而完善的零点理论 .     

几何代数在定理证明中的消元与化简算法

在符号计算中,最困难的一个地方是中间计算过程的表达式快速膨胀.基于不变量代数的符号几何计算为解决这个困难提供了可能.比如,利用零几何代数证明欧氏几何定理时,就可以给出很短的证明,甚至是单项式证明.中间的证明过程里有很多地方涉及到消元,展开,化简等问题.从程序实现的角度出发,在充分利用零几何代数计算特点的基础上,给出用于机器证明的消元、化简算法.     

一四元数矩阵方程组的广义(反)反射解

该文给出了四元数矩阵方程组X_1B_1=C_1,X_2B_2=C2,A_1X_1B_3+A_2X_2B_4=C_b可解的充要条件及其通解的表达式,利用此结果建立了四元数矩阵方程组XB_a=C_a,A_bXB_b=C_b有广义(反)反射解的充要条件及其有此种解时通解的表达式.     

从几何代数到高级不变量计算

综述近几年来几何代数和高级不变量计算两方面的主要进展,重点是共形几何代数的背景、思路、发展和对经典几何的高级不变量理论发展的重要作用.     

基于共形几何代数的几何分解及程序实现

本文主要讨论了利用共形几何代数来进行几何定理中的几何构型进行几何分解的算法以及它的程序实现问题.利用这个算法可以给出几何量之间的定量依赖关系.所实现的程序能够给出一些较为复杂的几何命题的自动分解的结果.     

Complex brackets and balanced complex 1st-order difference polynomials in 4-dimensional Minkowski space

This paper investigates complex brackets and balanced complex 1st-order di?erence (BCD) polynomials. Then we propose an algorithm of O(n log n) complexity to check the equality of brackets. It substitutes exponential algorithms before. Also, BCD polynomials have some usages in geometric calculation.     

共形几何代数中的分阶幂零单项式的几何解释

本文进一步发展共形几何代数,从代数和几何两个角度对共形几何代数中由幂零向量生成的分阶单项式的代数性质和几何解释进行深入探讨,包括各种维数的球面和平面定向的代数刻画、长括号的三角学、角度和方向的幂零单项式分阶表示、幂零单项式各个分阶的几何意义等.这些结果有助于理解高层次符号代数运算背后的几何意义,以及共形几何代数简化符号几何计算的内在机制.