设A B都是n阶对称矩阵,证明AB为对称矩阵的充分必要条件是AB=BA. 求详解~!

2024-10-28 03:59:50
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回答1:

证明:必要性
由于A,B都是n阶正定矩阵,根据正定矩阵的定义,A,B都是n阶对称矩阵,即A'=A,B'=B(这里A'表示A的转置矩阵)。若AB正定,则
AB也是对称矩阵,从而AB=(AB)'=B'A'=BA.即证得了AB=BA。
充分性
若AB=BA,则(AB)'=B'A'=BA=AB,这说明AB实对称。
其次,由于A,B都是n阶正定矩阵,从而A,B都与单位矩阵合同,于是存在两个可逆实矩阵P,Q,使得A=P'P,B=Q'Q,
进而AB=P'PQ'Q。
注意到P'PQ'Q=Q^(-1)(QP'PQ')Q,这说明P'PQ'Q与)QP'PQ'相似,
另外,QP'PQ'=(PQ')'(PQ'),根据P,Q都是可逆实矩阵,PQ'也是可逆实矩阵,因此QP'PQ'正定,所以QP'PQ'的特征值都是正实数。
由于相似的矩阵具有相同的特征值,故AB=P'PQ'Q的特征值都是正实数。这就证明了AB正定。

回答2:

证明:先证明a是
n阶对称矩阵充分必要条件是a=a^t
设a=(aij)n*n  a^t=(bij)n*n
aij=bji
1<=i,j<=n
当a是对称矩阵时,aij=aji
(n*n),当然有a=a^t
当a=a^t时,aij=aji,即a是对称矩阵

已知a、b
是n阶对称矩阵时,a=a^t
b=b^t
若ab是对称矩阵,(ab)^t=b^ta^t=ba
故是充分条件
若ab=ba,两边转置有:(ab)^t=(ba)^t
即:(ab)^t=a^tb^t 
(ab)^t=ba
故ab是对称矩阵,
故原命题成立 

回答3:

简单分析一下即可,详情如图所示