解答题   设A为m阶实对称矩阵且正定,B为m×n实矩阵,BT为B的转置矩阵.试证:BTAB为正定矩阵的充分必要条件是r(B)=n.
 
【正确答案】
【答案解析】[证] 必要性.
   设BTAB为正定矩阵,则对任意的实n维列向量x≠0,有xT(BTAB)x>0,
   即(Bx)TA(Bx)>0,必有Bx≠0,即Bx=0只有零解.
   从而r(B)=n.
   充分性.
   因(BTAB)T=BTATB=BTAB,故BTAB为实对称矩阵.    
   若r(B)=n,则方程组Bx=0只有零解.
   从而对任意实n维列向量x≠0有Bx≠0.
   因为A为正定矩阵,所以对于Bx≠0,
   有(Bx)TA(Bx)>0.
   于是当x≠0时,xT(BTAB)x>0,故BTAB为正定矩阵.