正定矩阵的合同也是正定矩阵,合同矩阵为什么有相同的正定性

2020-11-22 12:03:40 字数 3918 阅读 5358

1楼:匿名用户

你好!是的,合同关系保持矩阵的定号性质,所以与正定矩阵合同的也一定是正定矩阵。经济数学团队帮你解答,请及时采纳。谢谢!

合同矩阵为什么有相同的正定性

2楼:111尚属首次

正定矩阵a的特征值都是正的,可相似对角化成 diag(a1,a2,...,an),ai>0.

即存在正交矩阵p,使 p'ap = diag(a1,a2,...,an)

取 c = diag( √a1,√a2,...,√an)则有 c'p'apc = c'diag(a1,a2,...,an)c = e

即 (pc)'a(pc) = e

所以a与单位矩阵合同.

两矩阵均正定,那么这两个矩阵合同

3楼:匿名用户

两个同阶的正定矩阵一定是合同的。这是因为矩阵正定的充分必要条件是它合同于单位阵,而且合同关系具有传递性。

为什么正定矩阵与单位矩阵合同?

4楼:匿名用户

正定二次型x^t·

a·x的标准型就是y^t·diag(1,1,....,1,1)·y矩阵a经过某合同变换后可以变为diag(1,1,....,1,1)同理可以得到非负定矩阵和diag(1,1,...

,1,1,0,...,0)合同

矩阵a与b合同,b为正定矩阵,那么a是正定矩阵吗

5楼:匿名用户

你好!a是正定矩阵,两个合同的矩阵具有相同的定号。经济数学团队帮你解答,请及时采纳。谢谢!

设a为n阶正定矩阵,b是与a合同的n阶矩阵,证明b也是正定矩阵.

6楼:匿名用户

这是基本结论,可由定义证明。经济数学团队帮你解答。请及**价。谢谢!

二次型、正定矩阵、矩阵合同的几何意义或实际意义是什么??

7楼:匿名用户

二次型英文名:quadratic form

设f(x_1,x_2,...x_n)=∑a_ij * x_i*x_j 这里a_ij是系数, 满足a_ij=a_ji

则称f为n元二次型。

将系数a_ij 按照下表ij排成矩阵, 亦即 a_ij 放在 第i行第j列的位置上。 这样我们

得到一个对称矩阵, 记为m。

如果m是正定的 (即只要x_1,...x_n 不全为零, 则 f 始终是正数)

就称f是正定的。

正定矩阵

设m是n阶实系数对称矩阵, 如果对任何非零向量

x=(x_1,...x_n) 都有 xmx^t>0,就称m正定。

正定矩阵在相似变换下可化为标准型, 即单位矩阵。

合同矩阵

给定两个n×n矩阵a和b,如果存在可逆矩阵c,使得b=c^t×a×c,c^t是矩阵c的转置。称矩阵a和b合同。

什么是矩阵的正定和负定?

8楼:匿名用户

一. 定义

因为正定二次型与正定矩阵有密切的联系,所以在定义正定矩阵之前,让我们先定义正定二次型:

设有二次型 ,如果对任何x 0都有f(x)>0( 0) ,则称f(x) 为正定(半正定)二次型。

相应的,正定(半正定)矩阵和负定(半负定)矩阵的定义为:

令a为 阶对称矩阵,若对任意n 维向量 x 0都有 >0(≥0)则称a正定(半正定)矩阵;反之,令a为n 阶对称矩阵,若对任意 n 维向量 x≠0 ,都有 <0(≤ 0), 则称a负定(半负定)矩阵。

例如,单位矩阵e 就是正定矩阵。

二. 正定矩阵的一些判别方法

由正定矩阵的概念可知,判别正定矩阵有如下方法:

1.n阶对称矩阵a正定的充分必要条件是a的 n 个特征值全是正数。

证明:若 , 则有

∴λ>0

反之,必存在u使

即 有这就证明了a正定。

由上面的判别正定性的方法,不难得到a为半正定矩阵的充要条件是:a的特征值全部非负。

2.n阶对称矩阵a正定的充分必要条件是a合同于单位矩阵e。

证明:a正定

二次型 正定

a的正惯性指数为n

3.n阶对称矩阵a正定(半正定)的充分必要条件是存在 n阶可逆矩阵u使 ;进一步有 (b为正定(半正定)矩阵)。

证明:n阶对称矩阵a正定,则存在可逆矩阵u使

令 则令 则反之,∴a正定。

同理可证a为半正定时的情况。

4.n阶对称矩阵a正定,则a的主对角线元素 ,且 。

证明:(1)∵n阶对称矩阵a正定

∴ 是正定二次型

现取一组不全为0 的数0,…,0,1,0…0(其中第i个数为1)代入,有

∴ ∴a正定

∴存在可逆矩阵c ,使

5.n阶对称矩阵a正定的充分必要条件是:a的 n 个顺序主子式全大于零。

证明:必要性:

设二次型 是正定的

对每个k,k=1,2,…,n,令

, 现证 是一个k元二次型。

∵对任意k个不全为零的实数 ,有

∴ 是正定的

∴ 的矩阵

是正定矩阵

即 即a的顺序主子式全大于零。

充分性:

对n作数学归纳法

当n=1时,

∵ , 显然 是正定的。

假设对n-1元实二次型结论成立,现在证明n元的情形。

令 , ,

∴a可分块写成

∵a的顺序主子式全大于零

∴ 的顺序主子式也全大于零

由归纳假设, 是正定矩阵即,存在n-1阶可逆矩阵q使

令 ∴再令 ,

有 令 ,

就有 两边取行列式,则

由条件 得a>0

显然 即a合同于e ,

∴a是正定的。

三. 负定矩阵的一些判别方法

1.n阶对称矩阵a是负定矩阵的充分必要条件是a的负惯性指数为n。

2.n阶对称矩阵a是负定矩阵的充分必要条件是a的特征值全小于零。

3.n阶对称矩阵a是负定矩阵的充分必要条件是a的顺序主子式 满足

, 即奇数阶顺序主子式全小于零,偶数阶顺序主子式全大于零。

由于a是负定的当且仅当-a是正定的,所以上叙结论不难从正定性的有关结论直接得出,故证明略。

四.半正定矩阵的一些判别方法

1. n阶对称矩阵a是半正定矩阵的充分必要条件是a的正惯性指数等于它的秩。

2. n阶对称矩阵a是半正定矩阵的充分必要条件是a的特征值全大于等于零,但至少有一个特征值等于零。

3. n阶对称矩阵a是负定矩阵的充分必要条件是a的各阶主子式全大于等于零,但至少有一个主子式等于零。

注:3中指的是主子式而不是顺序主子式,实际上,只有顺序主子式大于等于零并不能保证a是半正定的,例如:

矩阵 的顺序主子式 , , ,

但a并不是半正定的。

关于半负定也有类似的定理,这里不再写出。

9楼:逄俊贤闻凡

如果任一非零实向量x,都使二次型f(x)=x的转置*a*x>0,则我们说f(x)为正定二次型,f(x)的矩阵a称为正定矩阵。

请问合同矩阵为什么有相同的正定性?相似矩阵的正定性又有什么关系吗??

10楼:光孤子

由合同矩阵的定义,合同矩阵实际是把一个二次型变成了另一个二次型,并且这个变换是可逆的,所以这两个二次型就可以说是一样的,所以两个矩阵合同那么他们的正定性一定相同。这只是直观的理解,具体证明如下:设a与b合同,并且a正定那么a一定和单位矩阵i合同,由于合同的反身性和传递性可得b也和i合同,所以b一正定;反之若a不正定,则b也是不正定的。

对于相似矩阵由于他们的特征值相同,所以他们的正定性肯定相同。具体的内容参照黄廷祝主编的《线性代数与空间解析几何》的第五章和第六章内容