题目
F和G是厄密算符,则( )A. FG必为厄密算符.B. FG -GF必为厄密算符.C. i(FG+GF)必为厄密算符.D. i(FG -GF)必为厄密算符.
F和G是厄密算符,则( )
A. FG必为厄密算符.
B. FG -GF必为厄密算符.
C. i(FG+GF)必为厄密算符.
D. i(FG -GF)必为厄密算符.
题目解答
答案
D. i(FG -GF)必为厄密算符.
解析
考查要点:本题主要考查厄密算符的性质及其运算规律,特别是两个厄密算符相乘后的共轭转置特性,以及线性组合后的厄密性判断。
解题核心思路:
- 厄密算符的定义:若算符$F$满足$F^\dagger = F$,则$F$为厄密算符。
- 乘积的共轭转置:$(FG)^\dagger = G^\dagger F^\dagger$。
- 线性组合的共轭转置:需结合$i$的共轭性质($i^\dagger = -i$)进行推导。
- 关键矛盾点:判断选项中各表达式是否满足$A^\dagger = A$,需逐一验证。
破题关键:
- 选项D的构造:通过$i(FG - GF)$的共轭转置计算,发现其等于自身,从而满足厄密性。
选项分析
选项A:$FG$必为厄密算符
计算共轭转置:
$(FG)^\dagger = G^\dagger F^\dagger = GF.$
由于$FG$与$GF$一般不相等(除非$F$与$G$可交换),因此$FG$不一定是厄密的。选项A错误。
选项B:$FG - GF$必为厄密算符
计算共轭转置:
$(FG - GF)^\dagger = GF - FG = -(FG - GF).$
结果为原式的相反数,说明$FG - GF$是反厄密算符,而非厄密算符。选项B错误。
选项C:$i(FG + GF)$必为厄密算符
计算共轭转置:
$(i(FG + GF))^\dagger = (-i)(FG + GF)^\dagger = (-i)(GF + FG) = -i(FG + GF).$
与原式$i(FG + GF)$不相等,除非$FG + GF = 0$,但一般不成立。选项C错误。
选项D:$i(FG - GF)$必为厄密算符
计算共轭转置:
$(i(FG - GF))^\dagger = (-i)(FG - GF)^\dagger = (-i)(GF - FG) = (-i)(- (FG - GF)) = i(FG - GF).$
结果等于原式,因此$i(FG - GF)$是厄密算符。选项D正确。