正定矩陣

正定矩陣

所有特征值大于零的對稱矩陣
正定矩陣是數學計算的一種,正定矩陣在相似變換下可化為标準型,即單位矩陣。計算方式設M是n階實系數對稱矩陣,如果對任何非零向量X=(x_1,...x_n)都有XMX^t>0,就稱M正定。在代數中,正定矩陣(英文:positive definite matrix)有時會簡稱為正定陣。在雙線性代數中,正定矩陣的性質類似複數中的正實數。與正定矩陣相對應的線性算子是對稱正定雙線性形式(複域中則對應埃爾米特正定雙線性形式)。一個n×n的實對稱矩陣M是正定的,當且僅當對于所有的非零實系數向量z,都有zTMz>0。其中zT表示z的轉置。對于複數的情況,定義則為:一個n×n的埃爾米特矩陣(或厄米矩陣)M是正定的當且僅當對于每個非零的複向量z,都有z*Mz>0。其中z*表示z的共轭轉置。由于M是埃爾米特矩陣,經計算可知,對于任意的複向量z,z*Mz必然是實數,從而可以與0比較大小。因此這個定義是自洽的。
    中文名:正定矩陣 外文名:positive define matrix 适用領域: 所屬學科: 别稱:正定陣 應用學科:線性代數 适用領域範圍:數學 釋義:正定二次型的矩陣

基本定義

廣義定義

設M是n階方陣,如果對任何非零向量z,都有zMz>0,其中z表示z的轉置,就稱M正定矩陣。

例如:B為n階矩陣,E為單位矩陣,a為正實數。aE+B在a充分大時,aE+B為正定矩陣。(B必須為對稱陣)

狹義定義

一個n階的實對稱矩陣M是正定的當且僅當對于所有的非零實系數向量z,都有z’Mz>0。其中z'’表示z的轉置。

特征及性質

正定矩陣在合同變換下可化為标準型, 即對角矩陣。

所有特征值大于零的對稱矩陣(或厄米矩陣)也是正定矩陣。

判定定理1:矩陣 A 的所有特征值均大于零。

判定定理2:矩陣 A 的各階順序主子式都為正。

判定定理3: 矩陣 A 合同于單位陣。

正定矩陣的性質:

1.正定矩陣一定是非奇異的。奇異矩陣的定義:若n階矩陣A為奇異陣,則其的行列式為零,即 |A|=0。

2.正定矩陣的任一主子矩陣也是正定矩陣。

3.若A為n階對稱正定矩陣,則存在唯一的主對角線元素都是正數的下三角陣L,使得A=L*L′,此分解式稱為 正定矩陣的喬列斯基(Cholesky)分解。

4.若A為n階正定矩陣,則A為n階可逆矩陣。

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