已知矩阵A是n阶正定矩阵,证明:A﹣1是正定矩阵.

admin2020-06-05  25

问题 已知矩阵A是n阶正定矩阵,证明:A﹣1是正定矩阵.

选项

答案因为A正定,所以AT=A,那么(A﹣1)T=(AT)﹣1=A﹣1,于是A﹣1是对称矩阵. 方法一 (用特征值)设矩阵A﹣1的特征值是λ1,λ2,…,λn,则矩阵A的特征值是[*].由A正定,知其特征值[*]﹥0(i=1,2,…,n),从而矩阵A﹣1的特征值是λi﹥0(i=l,2,…,n)全大于0.因此矩阵A﹣1正定. 方法二 因为矩阵A正定,故存在可逆矩阵C使CTAC=E,那么 (CTAC)﹣1=C﹣1A﹣1(CT)﹣1=C﹣1A﹣1(C﹣1)T=E 所以A﹣1与E合同,故A﹣1正定. 方法三 (用定义)注意到对于任意非零向量x,有 xTA﹣1x=xT(A﹣1AA﹣1)x=(xTA﹣1)A(A﹣1x)=(A﹣1x)TA(A﹣1x)﹥0(A﹣1x≠0) 从而A﹣1正定. 方法四 因为A正定,那么A对称且可逆,于是ATA﹣1A=A,所以A﹣1与A合同,进而二次型xTAx与xTA﹣1x有相同的正、负惯性指数.因此,由xTAx是正定二次型,可知xTA﹣1x也为正定二次型,故A﹣1正定.

解析
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