问答题 设A是一个n阶实对称矩阵,证明:秩(A)=n的充分必要条件为存在一个n阶实矩阵B,使AB+B T A是正定矩阵.
【正确答案】
【答案解析】[解] “充分性”(反证法)
反设r(A)<n,则|A|=0.于是λ=0是A的特征值,假设相应的特征向量为x,即Ax=λx=0x=0(x≠0).所以x T A T =0.
所以x T (AB+B T A)x=x T ABx+x T B T Ax=0,与AB+B T A是正定矩阵矛盾,假设不成立,所以r(A)=n.
“必要性”
因为r(A)=n,所以A的特征值λ 1 ,λ 2 ,…,λ n 全不为0.
取B=A,则AB+B T A=AA+AA=2A 2 ,它的特征值为
1 2 ,2λ 2 2 ,…,2λ n 2 全部为正,所以AB+B T A是正定矩阵.