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正定矩陣與半正定矩陣定義與判別

1.正定矩陣和半正定矩陣

若所有特徵值均大於零,則稱為正定。

定義:A是n階方陣,如果對任何非零向量x,都有x^{^{T}}Ax>0,其中x^{^{T}}表示x的轉置,就稱A為正定矩陣。

性質:

  1. 正定矩陣的行列式恆為正;
  2. 實對稱矩陣AA正定當且僅當AA與單位矩陣合同;
  3. 兩個正定矩陣的和是正定矩陣;
  4. 正實數與正定矩陣的乘積是正定矩陣。

根據正定矩陣的定義及性質,判別對稱矩陣A的正定性有兩種方法:

求出A的所有特徵值。若A的特徵值均為正數,則A是正定的;若A的特徵值均為負數,則A為負定的。

計算A的各階順序主子式。若A的各階順序主子式均大於零,則A是正定的;若A的各階順序主子式中,奇數階主子式為負,偶數階為正,則A為負定的。

2.半正定矩陣

若所有特徵值均不小於零,則稱為半正定。

定義:設A是實對稱矩陣。如果對任意的實非零列向量x有x^{^{T}}Ax≥0,就稱A為半正定矩陣。 

對於半正定矩陣來說,相應的條件應改為所有的主子式非負。順序主子式非負並不能推出矩陣是半正定的。 
性質:

  1. 半正定矩陣的行列式是非負的;
  2. 兩個半正定矩陣的和是半正定的;
  3. 非負實數與半正定矩陣的數乘矩陣是半正定的。