问题 问答题

其中ai≠aj(i≠j;i,j=1,2,…,s),若B=ATA是正定矩阵,求s的值。

答案

参考答案:(1) 当s>n时,由于A的列向量组由s个n维向量组成,因此必定线性相在,即存在X=(x1,x2,…xs)T≠0使AX=(α1,α2,…αs)(x1,x2,…xs)T=x1α1+x2α2+…+xsαs=0
于是XTBX=XTAX=‖AX‖2=0与B为正定矩阵矛盾。
(2)若s=n,则A为n阶矩阵,而[*]0,故A为可逆矩阵,由B=ATA=ATEA,表明矩阵B与单位矩阵合同,故B为正定矩阵。
(3) 若s<n,则A的前s行组成s个s维列向量,由范得蒙行列式知其线性无关,从而A的列向最组作为其延伸向量组仍然线性无关,对于任意的X=(x1,x2,…xs)T≠0,AX=x1α1+x2α2+…+xsαs≠0,故XTBX=XTATAX=‖AX‖2>0,B为正定矩阵,从而B是正定矩阵的充分必要条件是s≤n。

解析:[考点] 正定矩阵的充分必要条件

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