证明若A是n阶正定矩阵,则存在 n阶正定矩阵B,使得A=B^2

证明若A是n阶正定矩阵,则存在 n阶正定矩阵B,使得A=B^2
2025-02-23 10:49:24
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回答1:

正定矩阵都是对称阵,所以可以正交相似对角化。即存在正交阵O使得
A=O'diag{a1,a2,...,an}O,
再由A正定知对角元全为正数,即a1,a2,...,an>0。
令b1=√a1,b2=√a2,...,bn=√an,并取
B=O'diag{b1,b2,...,bn}O,
则B正定(对角元全为正数),且
B^2=B*B
=O'diag{b1,b2,...,bn}O*O'diag{b1,b2,...,bn}O
=O'diag{b1^2,b2^2,...,bn^2}O(由O为正交阵,O*O'=I)
=O'diag{a1,a2,...,an}O
=A。
证毕

回答2:

不一定,a*=|a|a^-1——伴随矩阵等与其行列式乘以它的逆。因此,a*b*的问题转化成了他们的逆矩阵的问题。正定矩阵的逆矩阵仍然是正定矩阵,于是,这道题就相当于问正定矩阵的乘积是否为正定矩阵。
当然很容易证明,正定矩阵的乘积的特征值都是整数。因此有人误以为正定矩阵的乘积正定了。这也是这道题之所以被很多试卷采用的原因之一。
其实,正定矩阵要求三条:第一,实矩阵。第二,对称。第三,特征值都大于零。两个正定矩阵的乘积可以保持第一,第三个条件,唯独很难保证第二个条件。只有当他们相乘可以交换的时候,才可以保证第二个条件。所以,正定矩阵的乘积未必正定。
最后,提醒一下,在处理矩阵的判断题的时候,要先考虑矩阵的乘积特殊性:不为零的乘积为零;乘积是否可以交换。祝你学有所成!