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
1T
+α
2
α
2T
+…+α
s
α
sT
。
(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
21
+y
22
+…+y
2k
。