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正定矩陣是什麼意思

正定矩陣是一種在數學和物理中常見的矩陣,其定義及性質如下:

定義。對於一箇n階方陣A,如果對於任意的非零向量x,都有x^TAx>0(x^T表示x的轉置),那麼A被稱爲正定矩陣。這個定義可以理解爲正定矩陣將任意非零向量映射到一箇正數。

性質。正定矩陣的所有特徵值都大於零,它在數學和物理中有多種重要的應用,例如,在優化問題和某些物理模型中。

與半正定矩陣的關係。如果一箇矩陣的所有特徵值都大於等於零,那麼它被稱爲半正定矩陣。正定矩陣與半正定矩陣的區別在於,正定矩陣的特徵值僅限於嚴格大於零的值。

正定矩陣的特例包括:

實對稱正定矩陣。這類矩陣在相合變換下可以化爲單位矩陣,其所有順序主子式都大於零。

廣義正定矩陣和狹義正定矩陣。廣義正定矩陣的定義適用於任意方陣,而狹義正定矩陣的定義僅適用於實對稱矩陣或埃爾米特矩陣。

正定矩陣的應用包括:

在線性代數中,正定矩陣的性質類似於複數中的正實數。例如,如果A是正定矩陣,那麼A的逆矩陣也是正定矩陣。

在某些數學和物理問題中,如優化問題和動力學分析,正定矩陣用於確保問題的解是唯一的或者解的穩定性。