正定矩陣是壹種方陣,它的元素滿足以下條件:對於所有的非零向量x和y,都有xTy>0,其中xTy表示矩陣與向量x的乘積所得的向量的內積。也就是說,對於任何壹組不全為零的向量x和y,它們的內積都為正。
正定矩陣在合同變換下可化為標準型,即單位矩陣。所有特征值大於零的對稱矩陣(或厄米矩陣)也是正定矩陣。正定矩陣壹定是非奇異的,且任壹主子矩陣也是正定矩陣。
任意壹個向量x,跟他垂直的超平面把空間分成兩部分,壹部分和x在同壹側,即滿足和x的內積為正的那側,壹部分在異側,內積為負。由定義,正定的線性變換把任意壹個向量x都變到x的同側。
如果它有實特征值,必定是正數,否則的話它會把這特征向量變到另側。壹個線性變換把壹組幺正基e1,en變到另壹組向量v1,vn,這n個新向量的端點和原點壹起構成壹個多面體。這多面體的體積就是線性變換的行列式。對正定變換來說,其行列式為正,所以這個多面體非退化,且v1,vn確定的定向和e1,en確定的定向相同。
補充
不會保持形狀不變。保持不變的必須是等距,就是說,必須是正交變換O(n)。正定變換壹般最常見的情況是正定對稱變換。正定對稱變換最常見的情況是用來定義內積。即定義<x,y>=xAy為x,y的內積。
正定矩陣有以下性質
(1)正定矩陣的行列式恒為正。
(2)實對稱矩陣A正定當且僅當A與單位矩陣合同。
(3)若A是正定矩陣,則A的逆矩陣也是正定矩陣。
(4)兩個正定矩陣的和是正定矩陣。
(5)正實數與正定矩陣的乘積是正定矩陣。
判定的方法
根據正定矩陣的定義及性質,判別對稱矩陣A的正定性有兩種方法:
(1)求出A的所有特征值。若A的特征值均為正數,則A是正定的;若A的特征值均為負數,則A為負定的。
(2)計算A的各階主子式。若A的各階主子式均大於零,則A是正定的;若A的各階主子式中,奇數階主子式為負,偶數階為正,則A為負定的。