矩阵合同的性质是?还有,矩阵若相似就一定合同么?

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  • 矩阵合同的性质是?还有,矩阵若相似就一定合同么?求大神们解答,

    答:

    以下依网文整理,没有进行严格证明分析,仅供参考.

    命题一:

    实对称矩阵A相似于实对角阵B;那么A合同于B.

    简言之:两实对称矩阵相似,一定合同.

    注:实对称矩阵,即满足A'=A的矩阵A.

    实对称矩阵之间的相似,称为正交相似,相应的变换矩阵为正交矩阵.

    正交相似变换矩阵P,P^(-1)=P',P既是相似变换也是合同变换.这里P'表P的转置.

    证:

    T'AT=diag{x1,x2,...,xn}(x1,...,xn为A的特征值)

    Q'BQ=diag{y1,y2,...,yn}(y1,...,yn为B的特征值)

    注:以上是说,实对称矩阵必定合同于对角阵.

    由于A和B相似,故可令xi=yi

    =>T'AT=Q'BQ(T和Q均为正交阵)

    =>(Q')^(-1)*左侧*Q^(-1)=[TQ^(-1)]'ATQ^(-1)=(Q')^(-1)*右侧*Q^(-1)=B

    令C=TQ^(-1),上式即C'AC=B,且C可逆,故A合同于B.

    更强的命题——谱分解定理:实对称矩阵正交相似于对角阵.

    注:也就是说如果A是实对称矩阵,不仅存在可逆阵P使得D=P^{-1}AP是对角阵,而且还可以要求P是正交阵

    注:上面讲了,对于实对称矩阵,相似一定合同.此时,可 用正负惯性指数(此时分别等于正负特征 值重数之和)衡量合同性.而在非对称矩 阵情形下,不能用正负惯性指数判别合同 性,且相似合同无直接联系.

    命题二:

    实对称矩阵A和B合同,不能推出A,B相似,即合同不一定相似.

    例如:对角矩阵diag(3,3,3)合同于单位矩阵,而单位矩阵只能和单位矩阵相似.

    综述:

    相似不一定合同,合同不一定相似;

    实对称矩阵相似一定合同,合同不一定相似.