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反對稱矩陣
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反對稱矩陣定義是:A=-A’(A的轉置前加負號),它的第Ⅰ行和第Ⅰ列各數(shù)絕對值相等,符號相反。且主對角線上的元素為均為零。

設A為n維方陣,若有A'=-A,則稱矩陣A為反對稱矩陣。對于反對稱矩陣,它的主對角線上的元素全為零,而位于主對角線兩側對稱的元反號。反對稱矩陣具有很多良好的性質,如若A為反對稱矩陣,則A',λA均為反對稱矩陣;若A,B均為反對稱矩陣,則A±B也為反對稱矩陣;設A為反對稱矩陣,B為對稱矩陣,則AB-BA為對稱矩陣;奇數(shù)階反對稱矩陣的行列式必為0。反對稱矩陣的特征值是0或純虛數(shù),并且對應于純虛數(shù)的特征向量的實部和虛部形成的實向量等長且互相正交。

基本簡介

對稱矩陣定義是:(A的轉置)

對稱矩陣的元素.特性斜對稱矩陣自身相乘的積是對稱矩陣。任意矩陣是斜對稱矩陣。若A是斜對稱矩陣,x是向量,斜對稱矩陣的主對角線元素必是零,所以其跡數(shù)為零。行列式若A是的斜對稱矩陣,其行列式滿足若n是奇數(shù),行列式等于零。這個結果叫雅可比定理。若n是偶數(shù),行列式可以寫成部分元素的多項式的平方:。這個多項式叫A的Pfaffian。任意實斜對稱矩陣的行列式是非負數(shù)。譜理論斜對稱矩陣的特征根永遠以成對的形式()出現(xiàn),因此一個實數(shù)斜對稱矩陣的非零特征根為純虛數(shù)將會如下,其中λk是實數(shù)。實斜對稱矩陣是正規(guī)矩陣(它們與伴隨矩陣可交換),因此滿足譜定理的條件,它說明任何實斜對稱矩陣都可以用一個酉矩陣對角化。由于實斜對稱矩陣的特征值是復數(shù),因此無法?用實矩陣來對角化。然而,通過正交變換,可以把每一個斜對稱矩陣化為方塊對角線的形式。特別地,每一個的實斜對稱矩陣都可以寫成的形式,其中Q是正交矩陣,且:對于實數(shù)λk。這個矩陣的非零特征值是。在奇數(shù)維的情況中,Σ總是至少有一個行和一個列全是零。

定義

設,若其中元素滿足,則稱A是對稱矩陣;若其元素滿足,則稱A為反對稱矩陣。

若A是反對稱矩陣,則,當時,便有,即反對稱矩陣主對角線上的元全為零,而位于主對角線兩側對稱的元反號。

基本性質

反對稱矩陣性質1

設A,B為反對稱矩陣,則仍為反對稱矩陣。

證明過程:

設A,B為反對稱矩陣,即有

至此,根據(jù)反對稱矩陣的定義可得,為反對稱矩陣。

反對稱矩陣性質2

設A為反對稱矩陣,則仍為反對稱矩陣。

證明過程:

設A為反對稱矩陣,即有

則有

至此,根據(jù)反對稱矩陣的定義可得,仍為反對稱矩陣。

反對稱矩陣性質3

設A為反對稱矩陣,B為對稱矩陣,則AB-BA為對稱矩陣。

證明過程:

已知A為反對稱矩陣,B為對稱矩陣,即有

故有:

至此,根據(jù)反對稱矩陣的定義可得,為對稱矩陣。

反對稱矩陣注意事項

(1)設A,B為反對稱矩陣,AB不一定是反對稱矩陣。

(2)設A為反對稱矩陣,若A的階數(shù)為奇數(shù),則A的行列式為0;A的階數(shù)為偶數(shù),則根據(jù)具體情況計算。

定理及其證明

反對稱矩陣定理1

奇數(shù)階反對稱矩陣的行列式必為0。

證明過程:

設A為反對稱矩陣,即有

故有

當n為奇數(shù)時,就由,于是。

反對稱矩陣定理2

反對稱矩陣的特征值是0或純虛數(shù),并且對應于純虛數(shù)的特征向量的實部和虛部形成的實向量等長且互相正交。

證明:

(1)設實反對稱矩陣A的特征值,相應的特征值向量,其中u,v是實向量。那么由得到

分別等置兩邊的實部和虛部得到

于是

因為(點積),所以上二式相加得到

又因為,所以

從而。類似地可以知道。因此

于是由推出a=0,從而。

(2)由(1)中可得,所以,即

于是

因為,所以。

此外。由以及可知,即u,v正交。

參考資料 >

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