n级实对称矩阵A是半正定的充分必要条件为A的所有主子式全非负.请帮忙给出正确答案和分析 谢谢!
n级实对称矩阵A是半正定的充分必要条件为A的所有主子式全非负.
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参考解答
正确答案:必要性令则
且它们所对应的二次型分别为f(x1x2…xn);f1(xi1xi2……xik)若A是半正定的则是半正定的从而f1也是半正定的.于是存在实非奇异矩阵Ck使
其中λi≥0(i=12λ…λ)λ为A的特征值.从而|CkTAkCk|=|Ak||Ck|2=λ1λ2……λk≥0又因为|Ci|2>0所以A所有主子式全非负.充分性设A的主子式都大于或等于零
=λm+p1λm-1+…+pm-1λ+pm其中pi为Bm中的一切i阶主子式之和故pi≥0故由此可知当λ>0时|λIm+Bm|>0即对任意正实数λλI+A是正定矩阵.假设A不是半正定的则存有X0=(a1a2…an)’4=0使X0TAX0=一C<0
则X0T(λI+A)X0=X0TλIX0+XTAX0=0这与λ>0时λI+A为正定矩阵相矛盾故A为半正定的.
必要性令则且它们所对应的二次型分别为f(x1,x2,…,xn);f1(xi1,xi2……xik),若A是半正定的,则,是半正定的,从而f1也是半正定的.于是存在实非奇异矩阵Ck,使其中λi≥0(i=1,2,λ…,λ),λ为A的特征值.从而|CkTAkCk|=|Ak||Ck|2=λ1,λ2……λk≥0又因为|Ci|2>0,所以A所有主子式全非负.充分性设A的主子式都大于或等于零=λm+p1λm-1+…+pm-1λ+pm其中pi为Bm中的一切i阶主子式之和,故pi≥0,故由此可知当λ>0时,|λIm+Bm|>0即对任意正实数λ,λI+A是正定矩阵.假设A不是半正定的,则存有X0=(a1,a2,…,an)’4=0,使X0TAX0=一C<0则X0T(λI+A)X0=X0TλIX0+XTAX0=0,这与λ>0时λI+A为正定矩阵相矛盾,故A为半正定的.
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