A+B的特征值是A和B特征值的和吗?
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若同阶矩阵A B的特征值之一分别为x ,y那么A+B的特征值是不是有一个为x+y
答:
特征值的个数不一定只有一个,故一般说A的特征值之一为x,或x是A的一个特征值,或x是A的特征值之一。因此我将题目略作了修改,同意不?
如果它们有A的特征值x对应的特征向量与B的特征值y对应的特征向量相同,比如都是ξ,
那么 Aξ=xξ,B=yξ,此时(A+B)ξ=(x+y)ξ,此时A+B有特征值x+y,对应的特征向量还是ξ.
其它情况就不好说了。。。
后来,电灯剑客先生提醒我说是不一定。其实我也正是因为没有进一步找出例子,也没有再深入分析,所以就说不好说。下面略分析一下。
不妨以二阶矩阵为例,令
A=
a1,b1;
a2,b2
B=
c1,d1;
c2,d2
由已知,
|xE-A|=xx-tr(A)x+det(A)=0
|yE-B|=yy-tr(B)y+det(B)=0
注:这里tr(A)是A的主对角线元素和,即tr(A)=a1+b2.
分析|(x+y)E-(A+B)|=
(xx+yy+2xy)-(tr(A)+tr(B))(x+y)+det(A)+det(B)+det{a1,d1;a2,d2}+det{c1,b1;c2,b2}
=0+0+2xy-tr(A)y-tr(B)x+det{a1,d1;a2,d2}+det{c1,b1;c2,b2}
易见它可能等于0,也可能不等于0.
故A+B不一定有特征值x+y,即可能有也可能没有。
或者说,x+y可能是A+B的特征值,也可能不是。
题二:设A,B分别是n阶正定矩阵,那么A+B是否是正定矩阵。
解:据定义,在复数范围内,
A为n阶的正定矩阵(有时简称为正定阵)<=>对于任一n维列向量x,都有x[H]Ax>0,
于是,依题意,x[H]Ax>0,x[H]Bx>0,相加得:x[H](A+B)x>0 ,即证A+B也为正定矩阵。
注1:此处,x[H]表示向量x的共轭转置,亦称为Hemite转置,此概念已涵盖实向量的转置。
因为在实数范围内,数的共轭等于自身,故实向量x的共轭转置即是x的转置。
注2:同理,复数范围内的正定矩阵定义,已经涵盖的实数范围内的正定矩阵的定义。
注3:A[H]=A,即矩阵A的共轭转置等于自身,则称为对称自共轭矩阵,共轭对称矩阵,或Hemite矩阵。故Hemite矩阵,已经涵盖了实对称矩阵的定义。
注4:正定矩阵的特征及性质
定理1:共轭对称阵A为正定的充分必要条件是:A的特征值全为正。
定理2:共轭对称阵A为正定的充分必要条件是:A的各阶顺序主子式都为正。
定理3:任意阵A为正定的充分必要条件是:A合同于单位阵。
定理4:任意阵A为正定的充分必要条件是:A的逆阵也是正定矩阵。
正定矩阵的性质:
1.正定矩阵一定是非奇异的,即det(A)或记为|A|≠0。
2.正定矩阵的任一主子矩阵也是正定矩阵。
3.若A为实对称正定矩阵,则存在唯一的主对角线元素都是正数的下三角阵L,使得A=L*L′,此分解式称为 正定矩阵的乔列斯基(Cholesky)分解。这里L'表示转置。
注:正定矩阵之于矩阵,相当于正数之于数。矩阵的Cholesky分解,相当于数的开平方。
外一则:
B为对称矩阵,E为单位矩阵。则存在充分大的正实数a,使得aE+B为正定矩阵。
另有性质待考:
3++.若A为共轭对称正定矩阵,则存在唯一的主对角线元素都是正数的下三角阵L,使得A=L*L[H],此为 共轭对称正定矩阵的乔列斯基(Cholesky)分解。这里L[H]表示L的共轭转置。
希望能解决您的问题。
答:
特征值的个数不一定只有一个,故一般说A的特征值之一为x,或x是A的一个特征值,或x是A的特征值之一。因此我将题目略作了修改,同意不?
如果它们有A的特征值x对应的特征向量与B的特征值y对应的特征向量相同,比如都是ξ,
那么 Aξ=xξ,B=yξ,此时(A+B)ξ=(x+y)ξ,此时A+B有特征值x+y,对应的特征向量还是ξ.
其它情况就不好说了。。。
后来,电灯剑客先生提醒我说是不一定。其实我也正是因为没有进一步找出例子,也没有再深入分析,所以就说不好说。下面略分析一下。
不妨以二阶矩阵为例,令
A=
a1,b1;
a2,b2
B=
c1,d1;
c2,d2
由已知,
|xE-A|=xx-tr(A)x+det(A)=0
|yE-B|=yy-tr(B)y+det(B)=0
注:这里tr(A)是A的主对角线元素和,即tr(A)=a1+b2.
分析|(x+y)E-(A+B)|=
(xx+yy+2xy)-(tr(A)+tr(B))(x+y)+det(A)+det(B)+det{a1,d1;a2,d2}+det{c1,b1;c2,b2}
=0+0+2xy-tr(A)y-tr(B)x+det{a1,d1;a2,d2}+det{c1,b1;c2,b2}
易见它可能等于0,也可能不等于0.
故A+B不一定有特征值x+y,即可能有也可能没有。
或者说,x+y可能是A+B的特征值,也可能不是。
题二:设A,B分别是n阶正定矩阵,那么A+B是否是正定矩阵。
解:据定义,在复数范围内,
A为n阶的正定矩阵(有时简称为正定阵)<=>对于任一n维列向量x,都有x[H]Ax>0,
于是,依题意,x[H]Ax>0,x[H]Bx>0,相加得:x[H](A+B)x>0 ,即证A+B也为正定矩阵。
注1:此处,x[H]表示向量x的共轭转置,亦称为Hemite转置,此概念已涵盖实向量的转置。
因为在实数范围内,数的共轭等于自身,故实向量x的共轭转置即是x的转置。
注2:同理,复数范围内的正定矩阵定义,已经涵盖的实数范围内的正定矩阵的定义。
注3:A[H]=A,即矩阵A的共轭转置等于自身,则称为对称自共轭矩阵,共轭对称矩阵,或Hemite矩阵。故Hemite矩阵,已经涵盖了实对称矩阵的定义。
注4:正定矩阵的特征及性质
定理1:共轭对称阵A为正定的充分必要条件是:A的特征值全为正。
定理2:共轭对称阵A为正定的充分必要条件是:A的各阶顺序主子式都为正。
定理3:任意阵A为正定的充分必要条件是:A合同于单位阵。
定理4:任意阵A为正定的充分必要条件是:A的逆阵也是正定矩阵。
正定矩阵的性质:
1.正定矩阵一定是非奇异的,即det(A)或记为|A|≠0。
2.正定矩阵的任一主子矩阵也是正定矩阵。
3.若A为实对称正定矩阵,则存在唯一的主对角线元素都是正数的下三角阵L,使得A=L*L′,此分解式称为 正定矩阵的乔列斯基(Cholesky)分解。这里L'表示转置。
注:正定矩阵之于矩阵,相当于正数之于数。矩阵的Cholesky分解,相当于数的开平方。
外一则:
B为对称矩阵,E为单位矩阵。则存在充分大的正实数a,使得aE+B为正定矩阵。
另有性质待考:
3++.若A为共轭对称正定矩阵,则存在唯一的主对角线元素都是正数的下三角阵L,使得A=L*L[H],此为 共轭对称正定矩阵的乔列斯基(Cholesky)分解。这里L[H]表示L的共轭转置。
希望能解决您的问题。
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