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5.3 正定二次型 -> 内容要点 -> 正定矩阵的判定
正定矩阵的判定
定理1 设为正定矩阵,若与合同,则也是正定矩阵.
证明 与合同
可逆矩阵,使.
令,,对任意,有
,
故为正定矩阵.
注:由定理1的证明知:若与合同,则与具有相同的有定性.
定理2 对角矩阵正定的充分必要条件是
.
证明 必要性 设为正定矩阵,则任给,
,
取 .
充分性 对任给,至少有的某个分量
,,故,而当时,
.
为正定矩阵. 证毕.
由于对任一对称矩阵,存在正交矩阵,使得
,
其中是矩阵的全部特征值. 从而得到:
定理3 对称矩阵为正定矩阵的充分必要条件是它的特征值全大于零.
根据上述定理易见,为正定矩阵与合同,故有:
定理4 为正定矩阵的充分必要条件是的正惯性指数.
定理5 矩阵为正定矩阵的充分必要条件是:存在非奇异矩阵,使.
推论 若为正定矩阵,则.
证明 ,因是非奇异矩阵,,故.
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