既對稱又正交的矩陣一定是對角矩陣嗎?如果是,如何證明?

時間 2021-05-31 10:50:03

1樓:

否. 以下三個命題等價:

第乙個: 對稱且正交.

第二個: , 其中 是正交矩陣, 是對角陣, 且對角元都是1和-1.

第三個: , 其中 是乙個投影矩陣(或冪等矩陣), 即滿足 的矩陣.

2樓:靈劍

我給乙個滿足條件的所有矩陣的另一種表達形式:

其中U是n*n的矩陣,而V是個m*n的矩陣,其中0<=m<=n,且充分性:

顯然U對稱,且

必要性:

對於任意乙個滿足條件的矩陣U',因為對稱所以可以對角化,對於任意向量x,有U'U'x = x,包括U'的特徵向量,意味著所有的特徵值必須為1或者-1,取特徵值為-1的一組單位正交的特徵向量拼成矩陣V,按照上面的公式計算得到U,可以發現U和U'有完全相同的特徵值和特徵向量,因此兩個矩陣是相等的。

m=0的時候U=I,m=n的時候U=-I,但其他情況下U不一定為對角陣。m=1的情況下U是householder矩陣。

直觀上來說,這個矩陣的意義是:將整個有限維空間分解成兩個正交子空間A和B,將輸入向量分別投影到A和B,然後將A中的成分保持不變,B中的成分反向。這可以看成是某種關於子空間A的映象:

A是零空間時就是中心對稱,A是一維空間時就是繞軸旋轉180°,A是n-1維空間時就是關於超平面映象,依此類推。

3樓:Zhao Cheng

易證這樣的矩陣等價與它可以表達為PJP^T這種形式,其中P為正交矩陣,J是對角矩陣,並且J的每個元素只取1或者-1。

反例的話,比如二階矩陣,令J=diag(1,-1),P為旋轉矩陣,只要旋轉角不等於90°的整數倍,那麼A就不是對角。

鄰域是一定是對稱的嗎?

鄰域不一定是對稱的。某些情況下可以找到乙個對稱鄰域,比如在度量空間你有乙個鄰域,就可以構造乙個球形鄰域。在度量空間中,是x 的鄰域,總可以找到乙個 的球形鄰域 滿足是對稱的。一般的拓撲空間就沒有對稱性這一說。在拓撲空間任何一點,可以找到任意乙個開集 覆蓋點 乙個集合 如果滿足條件 就是 的鄰域,B是...

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穩重 首先做一點補充,這個反對稱矩陣對應的域的特徵應滿足 否則取 矩陣 它也是反對稱矩陣,而它的秩為奇數 在這個域裡面 其次,考慮到反對稱矩陣的性質,我們自然有這樣的想法 如果 那麼 從而 如果 呢?讓我們介紹乙個利用初等行列變換的方法 引理 若 的前 行 前 列線性無關,那麼由前 行前 列組成的 ...