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正定矩陣一定是實(shí)對(duì)稱矩陣嗎

2024-02-21 10:31:34文/魯映彤

正定矩陣不一定是對(duì)稱的。正定矩陣在實(shí)數(shù)域上是對(duì)稱矩陣,在復(fù)數(shù)域是厄米特矩陣(共軛對(duì)稱)。對(duì)于一個(gè)具體的實(shí)對(duì)稱矩陣,通常用來判斷其正定性的是矩陣各階的主子式是否大于零;對(duì)于抽象矩陣,給定矩陣的正定性,利用標(biāo)準(zhǔn)型、特征值和充要條件證明相關(guān)矩陣的正定性。

正定矩陣一定是實(shí)對(duì)稱矩陣嗎

正定矩陣定義

(1)廣義定義:設(shè)M是n階方陣,如果對(duì)任何非零向量z,都有zTMz> 0,其中zT表示z的轉(zhuǎn)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(shí)數(shù)。在a充分大時(shí),aE+B為正定矩陣。(B必須為對(duì)稱陣)

(2)狹義定義:一個(gè)n階的實(shí)對(duì)稱矩陣M是正定的的條件是當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于所有的非零實(shí)系數(shù)向量z,都有zTMz> 0。其中zT表示z的轉(zhuǎn)置。

正定矩陣都是對(duì)稱矩陣嗎

不一定是對(duì)稱的。

正定矩陣在實(shí)數(shù)域上是對(duì)稱矩陣。在復(fù)數(shù)域上是厄米特矩陣(共軛對(duì)稱)。

因?yàn)檎ň仃囋诙x的時(shí)候就是要在厄米特矩陣的域內(nèi)(實(shí)數(shù)域上是對(duì)稱矩陣)。

如果只是要求矩陣M有(x^T)Mx>0,那么任何矩陣M,只要其滿足A=(M+M^T)/2,且(x^T)Ax>0,即可。例如,M=[1 -1;1 1] ,A=[1 0;0 1]。但如果M不是厄米特矩陣,一般不討論他的正定性。

例如:

A=[1 1;-1,1]

這個(gè)矩陣滿足對(duì)于任意實(shí)非零向量向量x=(x1,x2),有x^TAx>0,因此是正定的。

如果一個(gè)矩陣A是正定的,那么對(duì)稱矩陣B=(A+A^T)/2也是正定的,這是判定一個(gè)實(shí)系數(shù)矩陣是否為正定矩陣的充要條件。

對(duì)于任意對(duì)稱矩陣B,我們可以對(duì)其進(jìn)行卡氏分解。

對(duì)于復(fù)系數(shù)矩陣,我們有B=(A+A*)/2為正定矩陣。

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