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矩阵等价、相似、合同与正定

矩阵等价、相似、合同与正定

作者: 每天学习135个小时 | 来源:发表于2020-07-18 18:14 被阅读0次

矩阵的三类等价关系

Lemma1. 矩阵A 可逆,当且仅当A可以表示为有限个矩阵的乘积.

def 矩阵等价 若存在可逆矩阵PQ,使得PAQ=B,则称A, B等价.

def 矩阵相似 若存在可逆矩阵P,使得 P^{-1}AP=B,则称A,B相似.

def 矩阵合同 若存在可逆矩阵P,使得 P^{\rm T}AP=Q,则称A, B合同.

def 正定f=x^TAx>0 ,称f为正定二次型,A为正定矩阵. 其中A为实对称矩阵.

Theorem 1.

​ (1) 矩阵相似蕴涵矩阵等价.

​ (2) 矩阵合同蕴涵矩阵等价.

proof. Trivial.

Theorem 2. 矩阵A, B合同,当且仅当A, B有相同的正惯性指数.

Remark.

  1. 相似关系保特征值.
  2. 合同关系保正惯性指数. 合同关系保正定型.
  3. 实行正交变换时,Q^{\rm T}=Q^{-1}, Q^{\rm T}AQ=\Lambda,此时所得的标准型才唯一. 对于非正交变换,所得标准型不一定唯一.
  4. A是实对称矩阵,则A既相似又合同于对角阵\Lambda.

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