矩阵的正定性及其应用文献综述

 2022-11-20 15:07:13
  1. 调研报告:
  2. 正定矩阵的定义:
  3. 实对称正定矩阵定义:

一个的实对称矩阵是正定的,当且仅当对于所有的非零实向量,都有。其中表示的转置。

  1. Hermite矩阵正定性定义:

一个的Hermite矩阵(或埃尔米特矩阵)是正定的,当且仅当对于每个非零的复向量,都有。其中表示的共轭转置。

  1. 正定矩阵的一些主要性质

设是正定矩阵,则:

  1. 是可逆实对称矩阵,且;
  2. 能且只能与正定矩阵合同;
  3. 在合同变换下可化为标准型,即单位矩阵。
  4. 一定是非奇异的(非奇异矩阵的定义:若阶矩阵的行列式不为零,则成为非奇异矩阵)
  5. 的任一主子矩阵也是正定矩阵;
  6. 的所有主子式全都大于0;
  7. 的主要对角线上的元素全都大于0
  8. 若均为正定矩阵,则时,为正定矩阵。
  9. 设 则均为正定矩阵。

正定矩阵的性质有很多,在此不一一列举。

  1. 设是阶实对称矩阵,则以下条件等价:
  2. 是正定矩阵;
  3. 对于任意非零矩阵,都有。
  4. 对任一阶实可逆矩阵,是正定矩阵;
  5. 的正惯性指数为;
  6. 合同于单位矩阵,即存在阶实可逆矩阵,使;
  7. 的所有主子式都大于0;
  8. 的顺序主子式都大于0;
  9. 的所有特征根都大于0;
  10. 的任一主子矩阵也是正定矩阵;
  11. 对任意大于的正整数,存在秩为的实矩阵,使;
  12. 存在主对角元素都是正数的实上三角矩阵,使;
  13. 存在正定矩阵,使。
  14. 正定矩阵的一些应用
  15. 判断函数的极值

如果实值多元函数二阶连续可导,并且在点处梯度等于0即,为驻点( )。但是,我们无法判断在点处是极大值还是极小值。

记在点处的Hesse矩阵(黑塞矩阵)为。

由于在点处连续,所以是一个的对称矩阵。对于,有如下结论:

如果是正定矩阵,则临界点处是一个局部的极小值。

如果是负定矩阵,则临界点处是一个局部的极大值。

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