在線性代數(shù)里,正定矩陣 (英文:positive definite matrix) 有時(shí)會簡稱為正定陣。在雙線性代數(shù)中,正定矩陣的性質(zhì)類似復(fù)數(shù)中的正實(shí)數(shù)。與正定矩陣相對應(yīng)的線性算子是對稱正定雙線性形式(復(fù)域中則對應(yīng)埃爾米特正定雙線性形式)。
中文名稱 | 正定矩陣 | 外文名稱 | positive definite matrix |
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別稱 | 正定陣 | 應(yīng)用學(xué)科 | 線性代數(shù) |
適用領(lǐng)域范圍 | 數(shù)學(xué) |
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矩陣函數(shù)求導(dǎo) 首先要區(qū)分兩個概念:矩陣函數(shù)和函數(shù)矩陣 (1) 函數(shù)矩陣 ,簡單地說就是多個一般函數(shù)的陣列, 包括單變量和多變量函數(shù)。 函數(shù)矩陣的求導(dǎo)和積分是作用在各個矩陣元素上,沒有更多的規(guī)則。 單變量函數(shù)矩陣的微分與積分 考慮實(shí)變量 t 的實(shí)函數(shù)矩陣 ( )( ) ( )ij m nX t x t ×= ,所有分量函數(shù) ( )ijx t 定義域相同。 定義函數(shù)矩陣的微分與積分 0 0 ( ) ( ) , ( ) ( ) . t t ij ijt t d d X t x t X d x d dx dx τ τ τ τ ? ? ? ??? ???= =? ??? ?? ?? ? ?? ?∫ ∫ 函數(shù)矩陣的微分有以下性質(zhì): (1) ( )( ) ( ) ( ) ( )d d dX t Y t X t Y t dt dt dt + = + ; (2) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
定義 一個n× n的埃爾米特矩陣M是正定的當(dāng)且僅當(dāng)對于每個非零的復(fù)向量z,都有z*Mz > 0,則稱M為正定矩陣,其中z* 表示z的轉(zhuǎn)置矩陣。當(dāng)z*Mz > 0弱化為z*Mz≥0時(shí),稱M是半正定矩陣由于 M是埃爾米特矩陣,經(jīng)計(jì)算可知,對于任意的復(fù)向量z,z*Mz必然是實(shí)數(shù),從而可以與0比較大小.
與正定矩陣相對應(yīng),一個n× n的埃爾米特矩陣M是負(fù)定矩陣,當(dāng)且僅當(dāng)對非零的復(fù)向量z都有:z*Mz < 0.
具有對稱矩陣A的二次型f=x'Ax
如果對任何非零向量x,都有x'Ax≥0(或x'Ax≤0)成立,且有非零向量x0,使x0'Ax0=0,則稱f為半正定(半負(fù)定)二次項(xiàng),矩陣A稱為半正定矩陣(半負(fù)定矩陣)
非正定矩陣,與正定矩陣相反,也是矩陣的一種。
1、P半正定,那么對于一個非0矩陣F,一定有F^T×P×F 也是半正定
對于任意的非零向量x,x^T×(F^T×P×F)×x=(Fx)^T×P×(Fx).
若Fx=0,則x^T×(F^T×P×F)×x=0
若Fx≠0,則x^T×(F^T×P×F)×x≥0
所以,x^T×(F^T×P×F)×x≥0恒成立,所以,F(xiàn)^T×P×F半正定.
2、P正定,那么對于一個非0矩陣F,不一定F^T×P×F 也是正定的
對于任意的非零向量x,x^T×(F^T×P×F)×x=(Fx)^T×P×(Fx).
若Fx=0,則x^T×(F^T×P×F)×x=0
若Fx≠0,則x^T×(F^T×P×F)×x>0
所以,x^T×(F^T×P×F)×x>0不恒成立,所以,F(xiàn)^T×P×F不一定正定,只能是半正定.
如果加上條件“F可逆”,則F^T×P×F一定正定.2100433B
1、對于半正定矩陣來說,相應(yīng)的條件應(yīng)改為所有的主子式非負(fù)。順序主子式非負(fù)并不能推出矩陣是半正定的。
2、半正定矩陣
定義:設(shè)A是實(shí)對稱矩陣。如果對任意的實(shí)非零列矩陣X有X*A*X≥0,就稱A為半正定矩陣。
3、A∈Mn(K)是半正定矩陣的充分條件是:A的所有主子式大于或等于零。