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简答题
证明:n阶矩阵A正定的充分必要条件是存在可逆矩阵P,使得A=PTP.
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答案:
解析:
充分必要条件意味着两个方向都需要证明。首先证明存在可逆矩阵P使得$A=P^{T}P$是矩阵A正定的充分条件。然后证明这是必要条件。
充分性证明:若存在可逆矩阵P使得$A=P^{T}P$,由于$P^{T}P$是正定矩阵(因为转置矩阵的乘积总是正定的),因此矩阵A也是正定的。
必要性证明:假设矩阵A是正定的。我们知道正定矩阵可以分解为$A=Q^{T}Q$的形式,其中Q是满秩矩阵(即可逆矩阵)。由于任何两个满秩矩阵的分解不是唯一的,我们可以设$Q=P^{-1}$,从而得到$A=(P^{-1})^{T}P^{-1}=P^{T}P$。因此,存在可逆矩阵P使得$A=P^{T}P$是矩阵A正定的必要条件。
综上所述,存在可逆矩阵P使得$A=P^{T}P$是矩阵A正定的充分必要条件。
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原创
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