A的特征值只能是1或-1,注意到（A+E)(E-A）=0,线代数上应该证明此时有r(A+E)+r(A-E)=n,也就是Ax=x的解空间和Ax=-x的解空间维数之和是n.在Ax=x中取标准正交向量组q1,q2,...,qk,在Ax=-x中取标准正交向量组qk+1,...,qn,由题意知两个空间是正交的,故
Q=【q1,.,qn】是正交阵,而AQ=QD,D是对角阵,前k个对角元是1,后n-k个对角元是-1,故A=QDQ^T,AA^T=E.
矩阵A^2=E,且有不同的特征值,不同特征值的特征向量正交,证明A为正交阵