问答题 设α 1 ,α 2 ,…,α s 都是实的n维列向量,规定n阶矩阵A=α 1 α 1 T2 α 2 T +…+α s α s T 。 (Ⅰ)证明A是实对称矩阵; (Ⅱ)证明A是负惯性指数为0; (Ⅲ)设r(α 1 ,α 2 ,…,α s )=k,求二次型X T AX的规范性。
【正确答案】正确答案:(Ⅰ)记C=(α 1 ,α 2 ,…,α s ),这是一个n×s实矩阵,则根据矩阵乘法的分块法则,A=CC T ,于是A T = (CC T ) T =CC T =A。 即A是对称矩阵。 (Ⅱ)A的负惯性指数为0也就是A的特征值都不是负数。设λ是A的一个特征值,η是属于λ的一个特征向量,即Aη=λη,则η T Aη=λη T η,→η T CC T η=λη T η,即(C T η,C T η)=λ(η T ,η)则λ=(C T η,C T η)/(η T ,η)≥0。 (Ⅲ)A的正、负惯性指数之和等于A的秩,因为A的负惯性指数为0,正惯性指数就为A的秩,由于C是实矩阵r(A)=r(C)=r(α 1 ,α 2 ,…,α s )=k,于是为A的正惯性指数为k,二次型X T AX的规范形为y 2 1 +y 2 2 +…+y 2 k
【答案解析】