A的转置矩阵乘以A为正定矩阵。
正定矩阵
(1)广义定义:设M是n阶方阵,如果对任何非零向量z,都有zTMz> 0,其中zT 表示z的转置,就称M正定矩阵。
例如:B为n阶矩阵,E为单位矩阵,a为正实数。aE+B在a充分大时,aE+B为正定矩阵。(B必须为对称阵)
(2)狭义定义:一个n阶的实对称矩阵M是正定的的条件是当且仅当对于所有的非零实系数向量z,都有zTMz> 0。其中zT表示z的转置。
正定矩阵是一种实对称矩阵。正定二次型f(x1,x2,…,xn)=X′AX的矩阵A(或A的转置)称为正定矩阵。
在线性代数里,正定矩阵 (positive definite matrix) 有时会简称为正定阵。在双线性代数中,正定矩阵的性质类似复数中的正实数。与正定矩阵相对应的线性算子是对称正定双线性形式(复域中则对应埃尔米特正定双线性形式)。
正定、半正定矩阵的直觉代表一个向量经过它的变化后的向量与其本身的夹角小于等于90度。
考虑矩阵的特征值。
若所有特征值均不小于零,则称为半正定。
若所有特征值均大于零,则称为正定。
正定矩阵有以下性质:
(1)正定矩阵的行列式恒为正;
(2)实对称矩阵A正定当且仅当A与单位矩阵合同;
(3)若A是正定矩阵,则A的逆矩阵也是正定矩阵;
(4)两个正定矩阵的和是正定矩阵;
(5)正实数与正定矩阵的乘积是正定矩阵。
对于n阶实对称矩阵A,下列条件是等价的:
(1)A是正定矩阵;
(2)A的一切顺序主子式均为正;
(3)A的一切主子式均为正;
(4)A的特征值均为正;
(5)存在实可逆矩阵C,使A=C′C;
(6)存在秩为n的m×n实矩阵B,使A=B′B;
(7)存在主对角线元素全为正的实三角矩阵R,使A=R′R
根据正定矩阵的定义及性质,判别对称矩阵A的正定性有两种方法:
(1)求出A的所有特征值。若A的特征值均为正数,则A是正定的;若A的特征值均为负数,则A为负定的。
(2)计算A的各阶主子式。若A的各阶主子式均大于零,则A是正定的;若A的各阶主子式中,奇数阶主子式为负,偶数阶为正,则A为负定的。