能详细解释下吗:必要性直接用惯性定理,或者用Gauss消去法构造Cholesky分解A=LL^T(L是下三角矩阵)

作者&投稿:郴逸 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
实对称矩阵为正定矩阵的充要条件为什么是与单位矩阵合同~

证明:假设实对称阵A是正定阵,
则A的特征值{a1,a2,..,an}都是正的,
而实对称阵是正交相似于对角阵diag(a1,..,an),
即有正交阵P使得
A=P'diag(a1,a2,..,an)P
=P'diag(√a1,√a2,...,√an)·diag(√a1,√a2,...,√an)P
记Q=diag(√a1,√a2,...,√an)P,则
A=Q'Q,即A与单位阵合同
反之若A与单位阵合同,即存在可逆阵S,使得
设A=S'S。则对任意非零向量x,有x'Ax=x'S'Sx=(Sx)'(Sx)>0
∴A是正定的

可以用惯性定理
也可以直接证,充分性用定义,必要性用Gauss消去法+归纳法构造Cholesky分解

你要提问至少也该把原来的问题写一下吧,要是再少半句话天晓得原问题是什么。

看上去原来的命题应该是
如果A是实对称矩阵,那么A正定的充要条件是A合同于单位阵。

如果你需要详细解释,那还应该说一下你有哪些知识,哪些东西不会。在我看来这些都是显然的,只要你有点概念就不该看不懂。如果你什么概念都没有总不能要求我写一遍教材吧。

对于必要性,首先对称阵必定合同于对角阵,即A=CDC',如果A正定,那么根据惯性定理D的对角元都是正的,把D开方合并到C里面就行了,A=(CD^{1/2})(CD^{1/2})'。
所谓的Cholesky分解,就是说正定矩阵有分解式A=LL',其中L是对角元为正数的下三角阵,而且这一分解是唯一的。这里不需要用到唯一性,所以看到LL'的存在性就够了,用Gauss消去法归纳一下就可以证明,也可以直接比较A=LL'的分量解出L。


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