矩阵的等价,相似,合同,正定判定和关系

简介: 如果矩阵可逆,那么它的逆矩阵和它的伴随矩阵之间只差一个系数。然而,伴随矩阵对不可逆的矩阵也有定义,并且不需要用到除法。

理解伴随矩阵



在线性代数中,一个方形矩阵的伴随矩阵是一个类似于逆矩阵的概念。


如果矩阵可逆,那么它的逆矩阵和它的伴随矩阵之间只差一个系数。然而,伴随矩阵对不可逆的矩阵也有定义,并且不需要用到除法。


矩阵等价(秩等)



定义:如果这两个矩阵满足B=QAP(P是n×n阶可逆矩阵,Q是m×m阶可逆矩阵),那么这两个矩阵之间是等价关系。也就是说,存在可逆矩阵(P、Q),使得A经过有限次的初等变换得到B


充要条件:A和B的秩相等


补充:


向量组AB等价(r(A)=r(B)=r(AB);可以相互线形表示;极大线形无关组同)


向量等价:



向量组A,B可以相互线形表示;


但是注意:向量组秩同不能退出向量组等价;


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转置理解:


行列式简单理解:奇异矩阵和非奇异矩阵 行列式矩阵简单理解 代数意义 几何意义 行列式的定义: 二阶行列式的几何意义: 三阶行列式的几何意义: 行列式化为对角形的几何解释: 二阶行列式乘积项的几何意_ZhangJiQun.的博客-CSDN博客


  • 就是关于x=y对称的同体,二维是关于y=x 对称的平面图形,三维是关于f(x,y)=x-y 对称的 立方体或者图形,但是面积体积不会变的(行列式几何意义)
  • 以此类推|A转置|=|A|:可是用行列式值对的意义理解: 二维代表围成面积,三维代表体积,四维代表超立方体体积以此类推......转置对应的体的体不变 。


矩阵合同(若对称,正负惯性指数分别相等则合同,A与B在复数域上合同等价于A与B的秩相同)



1、设A,B均为复数域上的n阶对称矩阵,则A与B在复数域上合同等价于A与B的秩相同。


2、设A,B均为实数域上的n阶对称矩阵,则A与B在实数域上合同等价于A与B有相同的正、负惯性指数(即正、负的个数对应相等)。


定义:对同型方阵A、B,存在可逆阵P使得B=PTAPB=PTAP


矩阵相似


比等价严苛


定义:对同型方阵A、B,存在可逆阵P,使得B=P−1APB=P−1AP


三者关系:


等价(只有秩相同)–>合同(秩和正负惯性指数相同)–>相似(秩,正负惯性指数,特征值均相同),矩阵亲密关系的一步步深化。(正惯性指数:属于数学学科,简称正惯数,是线性代数里矩阵的正的特征值个数,也即是规范型里的系数"1"的个数。实二次型的标准形中,系数为正的平方项的个数为二次型的正惯性指数。)


相似矩阵必为等价矩阵,但等价矩阵未必为相似矩阵


PQ=EPQ=E 的等价矩阵是相似矩阵


合同矩阵必为等价矩阵,等价矩阵未必为合同矩阵


正惯性指数相同的等价矩阵是合同矩阵


合同矩阵未必是相似矩阵


相似矩阵未必合同


正交相似矩阵必为合同矩阵,正交合同矩阵必为相似矩阵


如果A与B都是n阶实对称矩阵,且有相同的特征根.则A与B既相似又合同


矩阵相似:



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正定判定:



1 实对称矩阵A正定的充分必要条件是A可以合同于一个主对角元全为正数的对角矩阵

2 实对称矩阵A正定的充分必要条件是A的特征值全大于零

3 实对称矩阵A正定的充分必要条件是A的所有顺序主子式的值全大于零

4 n阶实对称矩阵A正定的充分必要条件是A的正惯性指数p= n

5实对称矩阵A正定的充分必要条件是A合同于E. 同1,是  1 的特例。

6。定义法(函数 f>0)


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