设 A 为 n 阶正定矩阵, x, y 为 n 维列向量且满足 xty>0. 证明矩阵 \bexM=A+xxtxty−AyytAytAy\eex 正定.
证明: (来自 chxp1234)易知Y≠0,从而YTAY>0.∀Z∈Rn,Z≠0,有 ZTMZ=ZTAZ+ZTXXTZXTY−ZTAYYTAZYTAY=XTY[(ZTAZ)(YTAY)−(ZTAY)2]+(XTZ)2(YTAY)(XTY)(YTAY) 在内积(X,Y)=XTAY下,Rn构成欧氏空间,于是由柯西不等式 (ZTAZ)(YTAY)−(ZTAY)2=(Z,Z)(Y,Y)−(Z,Y)2≥0, 这样就有 ZTMZ≥0. 下证ZTMZ>0.否则易知ZTMZ=0的充要条件为 (Z,Z)(Y,Y)−(Z,Y)2=0且XTZ=0. 而(Z,Z)(Y,Y)−(Z,Y)2=0的充要条件为Y,Z线性相关,设为Z=kY(k∈R,k≠0),此时 XTZ=XT(kY)=kXTY>0. 从而∀Z∈Rn,Z≠0,有ZTMZ>0. 又易知M是实对称的,从而M是正定矩阵.