问题 单项选择题

设A=(aij)n×n为正定矩阵,则下列结论不正确的是

A.aij≥0(i=1,2,…,n).

B.A-1为正定矩阵.

C.A*为正定矩阵.

D.对任意正整数k,Ak为正定矩阵.

答案

参考答案:A

解析:[分析] 对于(A):因为A正定,所以对任意的非零向量x,都有xTAx>0,取xi=(0,…,0,1,0,…,0)T≠0,即第i个分量为1,其余分量为0,则
[*]
即正定矩阵主对角线元素全大于零.因此,(A)不正确,应选(A).
对于(B):由于A正定,故AT=A,所以(A-1)T=(AT)-1=A-1,故A-1亦为对称矩阵,对此有如下几种证法:
方法1° 由A正定,故A与单位矩阵合同,即存在可逆矩阵M,使A=MTM.于是有A-1=M-1(MT)-1=M-1(M-1)T.令矩阵Q=(M-1)T,则Q可逆,且使A-1=QTQ,即A-1与单位矩阵E合同,故A-1为正定矩阵.
方法2° 由于A正定,则A的特征值全大于零.设λ为A的任一特征值,则[*]为A-1的特征值,且[*].因此,对称矩阵A-1的特征值全大于零,故A-1是正定矩阵.(B)正确.
对于(C):由于A*=|A|A-1,A-1是对称矩阵,故A*为对称矩阵.因此,也有两种证法:
方法1° 由于已证A-1正定,故对于x∈Rn,x≠0,均有xTA-1x>0.又由A正定,有|A|>0,故对于x∈Rn,x≠0,均有xTA*x=xT|A|A-1x=|A|xTA-1x>0,即二次型xTA*x正定,所以A*正定.
方法2° 由A正定知,A的特征值都大于零.设λ为A的任一特征值,有λ>0,又因为|A|>0,战A*的特征值[*].因此,对称矩阵A*的特征值全大于零,所以A*为正定矩阵.(C)正确.
对于(D):由A为对称矩阵,故(Ak)T=(AT)k=Ak,即Ak为对称矩阵.又由于A的全部特征值λi>0(i=1,2,…,n),因此Ak的全部特征值[*](i=1,2,…,n),故Ak正定.(D)正确.

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