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设A,B都是n阶正定矩阵,P为n×m矩阵,证明:PT(A+B)P正定的充分必要条件是r(P)=m.
设A,B都是n阶正定矩阵,P为n×m矩阵,证明:PT(A+B)P正定的充分必要条件是r(P)=m.
admin
2014-12-09
65
问题
设A,B都是n阶正定矩阵,P为n×m矩阵,证明:P
T
(A+B)P正定的充分必要条件是r(P)=m.
选项
答案
因为[P
T
(A+B)P]
T
=P
T
(A
T
+B
T
)(P
T
)
T
=P
T
(A十B)P.所以P
T
(A+b)P为实对称矩阵. 设P
T
(A+B)P正定,则P
T
(A+B)P为m阶可逆矩阵,即,r[P
T
(A+B)P]=m,由矩阵秩的性质得r[p
T
(A+B)P]≤r(P).所以r(P)≥m,显然r(P)≤m,所以r(P)=m. 设r(P)=m.对任意的X≠0,X
T
[P
T
)(A+B)PX=(PX)
T
(A+B)(PX).令PX=y.显然Y≠0,因为若Y=0,由r(P))=m,得χ=0,矛盾,所以Y≠0.于是X
T
[P
T
(A+B)P]X=Y
T
AY+Y
T
BY. 因为A,B都是正定矩阵,所以Y
T
AY>0且Y
T
BY>0,于是X
T
[P
T
(A+B)P]X>0,即P
T
(A+B)P为正定矩阵.
解析
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考研数学二
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