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设A B是两个n阶实对称矩阵 且B是正交矩阵.证明:存在n阶实可逆矩阵P 使PTAP与PTB
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设A,B是两个n阶实对称矩阵,且B是正交矩阵.证明:存在n阶实可逆矩阵P,使PTAP与PTBP同时为对角矩阵.
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参考答案
正确答案:因为B是正定矩阵所以存在一个n阶实可逆矩阵C使CTBC=E.其中E为n阶单位矩阵.又因为CTAC还是n阶实对称矩阵所以也存在一个n阶实正交矩阵Q使OT(CTAC)Q=diag(λ1λ2…λn)其中λ1λ2….λn为CTAC的特征值于是只要令P=CQ则P为可逆矩阵此时有PTAP=QT(CTAC)Q=diag(λ1λ2…λn)且PTBP=QT(CTBC)Q=QTQ=E.
因为B是正定矩阵,所以存在一个n阶实可逆矩阵C,使CTBC=E.其中E为n阶单位矩阵.又因为CTAC还是n阶实对称矩阵,所以也存在一个n阶实正交矩阵Q,使OT(CTAC)Q=diag(λ1,λ2,…,λn),其中λ1,λ2,….λn为CTAC的特征值,于是只要令P=CQ,则P为可逆矩阵,此时有PTAP=QT(CTAC)Q=diag(λ1,λ2,…,λn),且PTBP=QT(CTBC)Q=QTQ=E.