问题 问答题

已知

,其中ai≠aj,i,j=1,2,…,s.试讨论矩阵ATA的正定性.

答案

参考答案:[解] 由(ATA)T=AT(AT)T=ATA,知ATA是对称矩阵.
(Ⅰ) 如果s>n,则齐次方程组Ax=0有非零解,设为x0,那么[*],x0≠0.所以矩阵ATA不正定.
(Ⅱ) 如果s=n,因为[*],A是可逆矩阵,那么
B=ATA=ATEA.
即B与E合同.故矩阵B正定.
(Ⅲ) 如果s<n,则因[*]可逆,知[*][*]线性无关,那么延伸后A的列向量仍线性无关.
从而,对任意x≠0,恒有Ax≠0,于是
xT(ATA)x=(Ax)T(Ax)=‖Ax‖2>0.
即矩阵ATA正定.

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