5状態系の角運動量の、固有値を求めてみましょう2

おとといの続きです。

暴風雨がうるさくて怖いので、なるべく無心に、何も考えないで作業して暇をつぶします。

5状態系の角運動量のy成分Lyを行列表現すると


こうなるので、おとといと同様に、λを固有値として
|2Ly-2λE|=0となるλを計算してみましょう。

 
1行目をi/λ倍したものを2行目から引いて、2行目に代入します。


5次行列式が1次減って4次行列式になるので、
ふたたび

1行目をλ/(-2λ^2+2)×(i√6)倍して2行目から引き、それを2行目に代入しましょう。


そうすると行列式が3次まで減らせるので、

1行目を(-2λ^2+2)/(4λ^3-10λ)×(i√6)倍して2行目から引き、それを2行目に代入して、次数を2次にします。


最後に、
1行目を(4λ^3-10λ)/(-8λ^4+32λ^2-12)×(i2)倍して2行目から引いたものを2行目に代入し、自明なスカラーにしてしまいましょう。




おとといと同じ方程式が出てきましたね。
-32λ(λ^4-5λ^2+4)=0

これは
-32λ(λ^2-1)(λ^2-4)=0
に因数分解でき、さらに

-32λ(λ+1)(λ-1)(λ+2)(λ-2)=0

に因数分解できるので

固有値はλ=0,±1,±2の5つとなります。
おととい同様、エルミート行列だったので、固有値が実数でしたね。
また、-2λが5つあるので、
展開した多項式におけるλの最大次数は5で、その係数は(-2)の5乗で-32になりましたね。