(对称)矩阵的半正定性

计算科学 线性代数 矩阵 本征系统
2021-12-02 21:45:16

假设给定一个矩阵面对 对于非零向量,我正在考虑使用的频谱信息(注意上面的证明是的正定性证明)。即,已知的谱是严格正的。这是否意味着是正定的?或者,这是否意味着仅对于对称当且仅当 A 的谱正定的?ARn×n

xTAx>0,
xRnAAAAAAA

2个回答

根据MathWorld矩阵是正定 iff 对于所有非零向量很容易得到 并认识到正定性与谱有关的对称部分ARn×n

(xTAx)>0
xRn
xTAx=xT[12(A+AT)]x
A

一般实方阵是正定的,当且仅当其对称部分具有所有正特征值。A12(A+AT)

的正谱并不意味着具有正谱,因为它可以看到 如果我们假设这个矩阵有正谱,但是 现在如果 ,不是正定的。A12(A+AT)

A=(a10b)
a>0b>0
det12(A+AT)=ab14
ab<1/4det12(A+AT)<0A

底线:对于非对称矩阵的符号感兴趣,则必须研究的特征值。AxTAx(A+AT)/2

通常,术语“正定”是指任何正方形 Hermitian 矩阵使得对于所有非零向量,其中上标表示 Hermitian 转置。一个等价的定义表明正定矩阵是 Hermitian 并且具有严格的正谱(这个陈述是适定的,因为 Hermitian 矩阵具有实数谱);维基百科AxHAx>0xHA

此定义有时会扩展为包括非 Hermitian 矩阵,但此类扩展定义可能不适合您正在考虑的应用程序。要求是 Hermitian 可能更安全。A