正定矩陣有哪些性質,矩陣正定性的性質和判別

2022-07-31 07:16:42 字數 5736 閱讀 6518

1樓:教育達人小李

矩陣正定性的性質:

1、正定矩陣的特徵值都是正數。

2、正定矩陣的主元也都是正數。

3、正定矩陣的所有子行列式都是正數。

4、正定矩陣將方陣特徵值,主元,行列式融為一體。

正定矩陣的性質與判別方法

1、對稱矩陣a正定的充分必要條件是a的n個特徵值全是正數。

2、對稱矩陣a正定的充分必要條件是a合同於單位矩陣e。

2樓:擾龍覓翠

一. 定義

因為正定二次型與正定矩陣有密切的聯絡,所以在定義正定矩陣之前,讓我們先定義正定二次型:

設有二次型 ,如果對任何x 0都有f(x)>0( 0) ,則稱f(x) 為正定(半正定)二次型。

相應的,正定(半正定)矩陣和負定(半負定)矩陣的定義為:

令a為 階對稱矩陣,若對任意n 維向量 x 0都有 >0(≥0)則稱a正定(半正定)矩陣;反之,令a為n 階對稱矩陣,若對任意 n 維向量 x≠0 ,都有 <0(≤ 0), 則稱a負定(半負定)矩陣。

例如,單位矩陣e 就是正定矩陣。

二. 正定矩陣的一些判別方法

由正定矩陣的概念可知,判別正定矩陣有如下方法:

1.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是a的 n 個特徵值全是正數。

證明:若 , 則有

∴λ>0

反之,必存在u使即有

這就證明了a正定。

由上面的判別正定性的方法,不難得到a為半正定矩陣的充要條件是:a的特徵值全部非負。

2.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是a合同於單位矩陣e。

證明:a正定

二次型 正定

a的正慣性指數為n

3.n階對稱矩陣a正定(半正定)的充分必要條件是存在 n階可逆矩陣u使 ;進一步有 (b為正定(半正定)矩陣)。

證明:n階對稱矩陣a正定,則存在可逆矩陣u使

令 則

令 則

反之,∴a正定。

同理可證a為半正定時的情況。

4.n階對稱矩陣a正定,則a的主對角線元素 ,且 。

證明:(1)∵n階對稱矩陣a正定

∴ 是正定二次型

現取一組不全為0 的數0,…,0,1,0…0(其中第i個數為1)代入,有

∴∴a正定

∴存在可逆矩陣c ,使

5.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是:a的 n 個順序主子式全大於零。

證明:必要性:

設二次型 是正定的

對每個k,k=1,2,…,n,令

,現證 是乙個k元二次型。

∵對任意k個不全為零的實數 ,有

∴ 是正定的

∴ 的矩陣

是正定矩陣

即即a的順序主子式全大於零。

充分性:

對n作數學歸納法

當n=1時,

∵ , 顯然 是正定的。

假設對n-1元實二次型結論成立,現在證明n元的情形。

令 , ,

∴a可分塊寫成

∵a的順序主子式全大於零

∴ 的順序主子式也全大於零

由歸納假設, 是正定矩陣即,存在n-1階可逆矩陣q使令∴

再令 ,

有令 ,

就有兩邊取行列式,則

由條件 得a>0

顯然即a合同於e ,

∴a是正定的。

三. 負定矩陣的一些判別方法

1.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的負慣性指數為n。

2.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的特徵值全小於零。

3.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的順序主子式 滿足

,即奇數階順序主子式全小於零,偶數階順序主子式全大於零。

由於a是負定的當且僅當-a是正定的,所以上敘結論不難從正定性的有關結論直接得出,故證明略。

四.半正定矩陣的一些判別方法

1. n階對稱矩陣a是半正定矩陣的充分必要條件是a的正慣性指數等於它的秩。

2. n階對稱矩陣a是半正定矩陣的充分必要條件是a的特徵值全大於等於零,但至少有乙個特徵值等於零。

3. n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的各階主子式全大於等於零,但至少有乙個主子式等於零。

注:3中指的是主子式而不是順序主子式,實際上,只有順序主子式大於等於零並不能保證a是半正定的,例如:

矩陣 的順序主子式 , , ,

但a並不是半正定的。

關於半負定也有類似的定理,這裡不再寫出。

3樓:匿名使用者

對於對稱矩陣a,若對任意非零向量x,都有x*ax>0成立,則稱a為正定。

如果a是正定矩陣,那麼a[i][i]一定大於0。因為,a[i][i]=ei*aei>0.

其中,ei為第i個單位向量。

4樓:匿名使用者

雅可比行列式有哪些性質

矩陣正定性的性質和判別

5樓:關鍵他是我孫子

1、正定矩陣的特徵值都是正數。

2、正定矩陣的主元也都是正數。

3、正定矩陣的所有子行列式都是正數。

4、正定矩陣將方陣特徵值,主元,行列式融為一體。

正定矩陣的判別方法:

1、 對稱矩陣a正定的充分必要條件是a的n個特徵值全是正數。

2、對稱矩陣a正定的充分必要條件是a合同於單位矩陣e。

3、對稱矩陣a正定(半正定)的充分必要條件是存在n階可逆矩陣u使a=u^tu

4、對稱矩陣a正定,則a的主對角線元素均為正數。

5、對稱矩陣a正定的充分必要條件是:a的n個順序主子式全大於零。

6樓:匿名使用者

設實對稱矩陣a,如果對於任意的實非零向量x≠0有x^tax>0,則矩陣a稱為正定的。

正定矩陣的性質與判別方法

1. 對稱矩陣a正定的充分必要條件是a的n個特徵值全是正數。

2.對稱矩陣a正定的充分必要條件是a合同於單位矩陣e。

3.對稱矩陣a正定(半正定)的充分必要條件是存在n階可逆矩陣u使a=u^tu

4.對稱矩陣a正定,則a的主對角線元素均為正數。

5.對稱矩陣a正定的充分必要條件是:a的n個順序主子式全大於零。

7樓:匿名使用者

看看課本吧

北大版的高等代數 經典

上面說的很清楚

正定矩陣的性質有哪些

8樓:擾龍覓翠

一. 定義

因為正定二次型與正定矩陣有密切的聯絡,所以在定義正定矩陣之前,讓我們先定義正定二次型:

設有二次型 ,如果對任何x 0都有f(x)>0( 0) ,則稱f(x) 為正定(半正定)二次型。

相應的,正定(半正定)矩陣和負定(半負定)矩陣的定義為:

令a為 階對稱矩陣,若對任意n 維向量 x 0都有 >0(≥0)則稱a正定(半正定)矩陣;反之,令a為n 階對稱矩陣,若對任意 n 維向量 x≠0 ,都有 <0(≤ 0), 則稱a負定(半負定)矩陣。

例如,單位矩陣e 就是正定矩陣。

二. 正定矩陣的一些判別方法

由正定矩陣的概念可知,判別正定矩陣有如下方法:

1.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是a的 n 個特徵值全是正數。

證明:若 , 則有

∴λ>0

反之,必存在u使即有

這就證明了a正定。

由上面的判別正定性的方法,不難得到a為半正定矩陣的充要條件是:a的特徵值全部非負。

2.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是a合同於單位矩陣e。

證明:a正定

二次型 正定

a的正慣性指數為n

3.n階對稱矩陣a正定(半正定)的充分必要條件是存在 n階可逆矩陣u使 ;進一步有 (b為正定(半正定)矩陣)。

證明:n階對稱矩陣a正定,則存在可逆矩陣u使

令 則

令 則

反之,∴a正定。

同理可證a為半正定時的情況。

4.n階對稱矩陣a正定,則a的主對角線元素 ,且 。

證明:(1)∵n階對稱矩陣a正定

∴ 是正定二次型

現取一組不全為0 的數0,…,0,1,0…0(其中第i個數為1)代入,有

∴∴a正定

∴存在可逆矩陣c ,使

5.n階對稱矩陣a正定的充分必要條件是:a的 n 個順序主子式全大於零。

證明:必要性:

設二次型 是正定的

對每個k,k=1,2,…,n,令

,現證 是乙個k元二次型。

∵對任意k個不全為零的實數 ,有

∴ 是正定的

∴ 的矩陣

是正定矩陣

即即a的順序主子式全大於零。

充分性:

對n作數學歸納法

當n=1時,

∵ , 顯然 是正定的。

假設對n-1元實二次型結論成立,現在證明n元的情形。

令 , ,

∴a可分塊寫成

∵a的順序主子式全大於零

∴ 的順序主子式也全大於零

由歸納假設, 是正定矩陣即,存在n-1階可逆矩陣q使令∴

再令 ,

有令 ,

就有兩邊取行列式,則

由條件 得a>0

顯然即a合同於e ,

∴a是正定的。

三. 負定矩陣的一些判別方法

1.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的負慣性指數為n。

2.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的特徵值全小於零。

3.n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的順序主子式 滿足

,即奇數階順序主子式全小於零,偶數階順序主子式全大於零。

由於a是負定的當且僅當-a是正定的,所以上敘結論不難從正定性的有關結論直接得出,故證明略。

四.半正定矩陣的一些判別方法

1. n階對稱矩陣a是半正定矩陣的充分必要條件是a的正慣性指數等於它的秩。

2. n階對稱矩陣a是半正定矩陣的充分必要條件是a的特徵值全大於等於零,但至少有乙個特徵值等於零。

3. n階對稱矩陣a是負定矩陣的充分必要條件是a的各階主子式全大於等於零,但至少有乙個主子式等於零。

注:3中指的是主子式而不是順序主子式,實際上,只有順序主子式大於等於零並不能保證a是半正定的,例如:

矩陣 的順序主子式 , , ,

但a並不是半正定的。

關於半負定也有類似的定理,這裡不再寫出。

什麼是正定矩陣

9樓:文子

廣義定義:設m是n階方陣,如果對任何非零向量z,都有ztmz> 0,其中zt 表示z的轉置,就稱m為正定矩陣。

例如:b為n階矩陣,e為單位矩陣,a為正實數。在a充分大時,ae+b為正定矩陣。(b必須為對稱陣)

狹義定義:乙個n階的實對稱矩陣m是正定的的條件是當且僅當對於所有的非零實係數向量z,都有ztmz> 0。其中zt表示z的轉置。

10樓:電燈劍客

a是n階實矩陣,x是n維實的列向量。如果對任何非零的x,x^t*a*x>0,那麼稱a是正定矩陣,注意這裡x^t*a*x是乙個實數(1x1矩陣)。

至於那個偏導,直接按定義求不就行了。

看上去你在看 x^t*a*x/2+b^t*x 的最值問題和方程 ax=b 的聯絡,不過你的基本功看起來缺失了不少,如果不把基本功補好的話搭空中樓閣是沒有多大意義的。

證明a是正定矩陣那麼a的逆也是正定矩陣高手解

首先,證明矩陣a的逆是對稱陣 因為矩陣a是正定的,所以矩陣a對稱,即a t a 又由於 a t a t 所以 a t a 故矩陣a逆是對稱陣。然後,證明矩陣a的逆是正定矩陣 因為矩陣a是正定的則存在x屬於r,且x不等於0,使得x tax 0 對於x ta x x ta aa x x t a t aa...

設A,B是同階正定矩陣,AB是否為正定矩陣為什麼

是的,對於任意非零向量x,x a x 0 x b x 0 x a b x 0 a b是正定矩陣。設a,b是同階正定矩陣,a b是否為正定矩陣?為什麼 是的,對於任意非零向量x,x a x 0 x b x 0 x a b x 0 a b是正 定矩陣.正定矩陣有以下性質 1 正定矩陣的行列式恒為正 2 ...

正定矩陣為什麼是對稱矩陣?各位大蝦,能詳細說明一下麼

因為在復線性代數裡,制正定矩陣 有時會簡稱為正定陣。在雙線性代數中,正定矩陣的性質類似復 數中的正實數。與正定矩陣相對應的線性運算元是對稱正定雙線性形式,所以也是對稱矩陣。正定矩陣的廣義定義 設m是n階方陣,如果對任何非零向量z,都有zmz 0,其中z 表示z的轉置,就稱m正定矩陣。例如 b為n階矩...