正定二次型
一、二次型有定性的概念
定义 具有对称矩阵的二次型,
(1)如果对于任何非零向量,都有(或)成立,则称为正定(负定)二次型,矩阵称为正定矩阵(负定矩阵).
(2)如果对于任何非零向量,都有(或)成立,且有非零向量,使,则称为半正定(半负定)二次型,矩阵称为半正定矩阵(半负定矩阵).
注:二次型的正定(负定),半正定(半负定)统称为二次型及其矩阵的有定性,不具备有定性的二次型及其矩阵称为不定的. 注意二次型的有定性与其矩阵有定性的对应关系.
二、正定矩阵的判别法
定理1 设为正定矩阵,若与合同,则也是正定矩阵.
定理2 对角矩阵正定的充分必要条件是
.
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.
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.
三、顺序主子式
定义 阶矩阵的个行标和列标相同的子式
,
称为的阶主子式. 而子式
,
称为的阶顺序主子式.
定理 阶矩阵为正定矩阵的充分必要条件是的所有顺序主子式
.
注:若是负定矩阵,则为正定矩阵,故为负定矩阵的充要条件是:
,
对称矩阵半正定(半负定)的充要条件是:的所有主子式大于(小于)或等于零或的全部特征值大于(小于)或等于零.
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