证明:(半)正定矩阵A都可以写成另一个(半)正定矩阵B的平方,即A=B^2

问题描述:

证明:(半)正定矩阵A都可以写成另一个(半)正定矩阵B的平方,即A=B^2

A(半)正定,则A对称.设A的特征值分解为A=QDQ^T,其中Q是正交阵,
D是对角阵,D=diga(d1,d2,...,dn).由于A(半)正定,故D(半)正定,
于是di>0(di>=0),1=0),且ci^2=di.
于是C(半)正定,且C^2=D.
令B=QCQ^T,则B(半)正定,且B^2=(QCQ^T)^2=QC^2Q^T=QDQ^T=A.
证毕.哪个推论?公式4.1.2是?1、A对称,则存在正交阵Q,使得Q^TAQ=D是对角阵(已证),因此任意的k,有A^k=QD^kQ^T,tr(A^k)=tr(D^k)=求和(i=1到n)di^k,di是题目的特征值。反之,正交阵Q使得Q^TAQ=D是对角阵,则A=QDQ^T,A^T=QDQ^T=A,A对称。第二个等价号错误。2、A反对称,即A^T=-A,则A^TA=AA^T,A是正规阵,再注意到反对称阵的特征值只能是0或者是纯虚数,故由4.1.2式结论成立。反之,Q^TAQ=右边的直和=D,注意到直和的每一项都是反对称阵,则D^T=-D,故A^T=(QDQ^T)^T=QD^TQ^T=-QDQ^T=-A,A是反对称。3、A正交,即A^TA=AA^T=E,再注意到正交阵的特征值的模必是1,故A的特征值或是1,或是-1,或者是一对共轭的模为1的特征对,有4.1.2式结论成立。反之,显然直和的每一项都是正交阵,故Q^TAQ=直和=D,D是正交阵,于是A^TA=(QDQ^T)^T(QDQ^T)=E=AA^T。A是正交阵。