Math Problem Statement

如果 A 和 B 都是正定矩阵,那么它们的乘积 AB 的特征值都是正的。

Solution

这个说法不完全正确。即使 AABB 都是正定矩阵,它们的乘积 ABAB 的特征值不一定都是正的。具体原因如下:

正定矩阵的性质

  1. 正定矩阵的定义:矩阵 AA 是正定矩阵,意味着对于任意非零向量 xx,都有 xTAx>0x^T A x > 0
  2. 特征值性质:正定矩阵的所有特征值都是正实数。

乘积矩阵 ABAB 的特征值

假设 AABB 都是 n×nn \times n 的正定矩阵。虽然 AABB 都是正定矩阵,但这并不保证它们的乘积 ABAB 也是正定矩阵。

对于两个正定矩阵 AABB,以下情况可能发生:

  1. 特征值可能为负:如果 AABB 不可交换(即 ABBAAB \neq BA),那么 ABAB 的特征值可能是负的,即 ABAB 可能不是正定矩阵。例如,即使 AABB 是正定的,ABAB 也不一定正定。
  2. 对称性问题:如果 AABB 都是对称正定矩阵,且 AABB 可交换(即 AB=BAAB = BA),那么 ABAB 仍然是对称矩阵,并且可能具有正的特征值。但正定性仍然不是必然的。

总结

  • AABB 都是正定矩阵,并不保证它们的乘积 ABAB 的特征值都是正的。
  • 特殊情况下,如果 AABB 可交换且都是对称矩阵,可能会有更好的性质,但一般情况下乘积矩阵的特征值无法直接确定。

希望这对你有所帮助!你有需要进一步了解的地方吗?或者要详细推导吗?

相关问题

  1. 如果 AABB 都是半正定矩阵,那么 ABAB 的特征值有什么性质?
  2. 如何证明对称矩阵的正定性与其特征值的正性之间的关系?
  3. 既然正定矩阵的乘积不一定正定,那么是否有其他矩阵乘积保持正定的条件?
  4. 正定矩阵的特征值与其迹(trace)之间有什么关系?
  5. 如何利用矩阵的特征值分解来判断其正定性?

提示

当处理矩阵乘积时,矩阵是否对称和是否可交换对结果有很大影响,尤其是它们的特征值和正定性。

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Linear Algebra
Positive Definite Matrices
Matrix Multiplication
Eigenvalues

Formulas

A positive definite matrix A satisfies: x^T A x > 0 for all non-zero vectors x.
Eigenvalues of a positive definite matrix are positive real numbers.

Theorems

Properties of Positive Definite Matrices
Eigenvalue Theorem for Positive Definite Matrices
Non-commutativity of Matrix Multiplication

Suitable Grade Level

Undergraduate (Mathematics or Engineering)