高等代数已知一个矩阵正定,判断另一个矩阵是否正定,如果正定,试证明。(其中另一个矩阵的元素都是原来矩阵元素的平方)
只讨论实正定矩阵,复正定矩阵的原理一样。
定理:设An=(aij),Bn=(bij),为n阶正半定矩阵,
则Cn=(aij*bij)为n阶正半定矩阵。
这个定理的证明和下面的命题的证明完全一样,我不做了,
你可模仿下面的命题的证明做,只不过将正定矩阵换成正半定矩阵。
命题:设An为n阶正定矩阵,B(An)n阶方阵的元素都是A矩阵元素的平方。
则B(An)为正定矩阵。
证:对n归纳。
1。n=1,显然。
2。设n=k时,命题成立。
设A(k+1)=(a(i,j))为k+1阶正定矩阵,记
A(k+1)=
Ak,C
C^t,d
其中Ak为k阶正定矩阵,C为k阶列向量,C^t为C的转置,
d=...全部
只讨论实正定矩阵,复正定矩阵的原理一样。
定理:设An=(aij),Bn=(bij),为n阶正半定矩阵,
则Cn=(aij*bij)为n阶正半定矩阵。
这个定理的证明和下面的命题的证明完全一样,我不做了,
你可模仿下面的命题的证明做,只不过将正定矩阵换成正半定矩阵。
命题:设An为n阶正定矩阵,B(An)n阶方阵的元素都是A矩阵元素的平方。
则B(An)为正定矩阵。
证:对n归纳。
1。n=1,显然。
2。设n=k时,命题成立。
设A(k+1)=(a(i,j))为k+1阶正定矩阵,记
A(k+1)=
Ak,C
C^t,d
其中Ak为k阶正定矩阵,C为k阶列向量,C^t为C的转置,
d=a(k+1,k+1))。
则
B(A(k+1))=
B(Ak),D
D^t, d^2
其中由归纳法的假设,得B(Ak)为k阶正定矩阵,
D为k阶列向量,D^t为D的转置。
3。A(k+1)为k+1阶正定矩阵《==》
有k+1阶正线下三角矩阵R,使A(k+1)=R^tR
R=
R11, 0
[R12]^t,√d
其中R11为k阶矩阵,R12为k阶列向量,[R12]^t为R12的转置。
==》Ak=[R11]^t[R11]+[1/d]CC^t==》
dAk-CC^tAk=d[R11]^t[R11]为k阶正定矩阵。
dAk-CC^tAk=(d*a(i,j)-a(i,k+1)*a(j,k+1))
设e(i,j)=d*a(i,j)-a(i,k+1)*a(j,k+1)
4。
由归纳法的假设,得(e(i,j)^2)为k阶正定矩阵《==》
f(i,j)=d^2*a(i,j))^2-a(i,k+1))^2*a(j,k+1))^2=
=e(i,j)^2+2a(i,k+1)*a(j,k+1)*e(i,j)
(a(i,k+1)*a(j,k+1))=CC^t为正半定矩阵。
使用前面的定理得
2(a(i,k+1)*a(j,k+1)*e(i,j))为正半定矩阵。
我们知道正半定矩阵+正定矩阵=正定矩阵得
(f(i,j))为正半定矩阵《==》
有k阶正线下三角矩阵Q,使(f(i,j))/d^2=Q^tQ
(f(i,j)/d^2)=
a(i,j))^2-a(i,k+1))^2*a(j,k+1))^2/d^2=
=B(Ak)-DD^t/d^2
==》
B(A(k+1))=
B(Ak),D
D^t, d^2
=P^tP
其中P=
Q, 0
D^t/d,d
Pk+1阶正线下三角矩阵《==》B(A(k+1))
为k+1阶正定矩阵。
命题得证。
注意:前面的定理可得下面定理。
定理2:设An=(aij),Bn=(bij),为n阶正定矩阵,
则Cn=(aij*bij)为n阶正定矩阵。
。收起