У лінійній алгебрі, циркулянт — особливий підвид матриць Тепліца, в якій кожен вектор-стовпчик являє собою попередній вектор стовпчик циклічно зсунутий на один елемент праворуч. У обчислювальній математиці, циклічні матриці важливі, бо воно діагоналізовні за допомогою дискретного перетворення Фур'є, тобто, лінійні рівняння, які містять їх можна розв'язати застосувавши швидке перетворення Фур'є.[1] Їх можна інтерпретувати аналітично як інтегральне ядро згортки циклічної групи
тому вони часто з'являються у формальних описах просторово інваріантних лінійних операцій. У криптографії, циклічні матриці використовуються в MixColumns етапі в Advanced Encryption Standard.
Означення
циркулянт
має вигляд

Один вектор
що з'являється в першому стовпці
повністю визначає циркулянт. Інші стовпці
є циклічними переставками вектора
зі зсувом, що дорівнює індексу стовпця. Останній рядок
є вектором
у зворотньому порядку, а інші рядки є його циклічними переставками.
Многочлен
називається пов'язаним многочленом матриці
Властивості
Власні вектори і значення
Нормалізовані власні вектори циркулянта задаються як

де
є n-м коренем з одиниці, а
це уявна одиниця.
Відповідні власні значення такі

Визначник
Визначник циркулянта можна обчислити як:

Оскільки транспонування не змінює власні значення матриці, то тотожним формулюванням є

Доведення
Помножимо циркулянт праворуч на визначник Вандермонда типу
:

Тепер скорочуємо на визначник Вандермонда як ненульовий.
■
Ранг
Ранг циркулянта
дорівнює
, де
це степінь
.[2]
Див. також
Циркулянтний граф
Примітки
- ↑ Philip J. Davis, Circulant Matrices, Wiley, New York, 1970 ISBN 0471057711
- ↑ A. W. Ingleton (1956). The Rank of Circulant Matrices. J. London Math. Soc. s1-31 (4): 445—460. doi:10.1112/jlms/s1-31.4.445.