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简答题

设A是实对称矩阵,证明:A可逆的充要条件是存在方阵B,使得AB+BTA为正定矩阵.

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答案:

解析:

为了证明这个命题,我们可以按照以下步骤进行推导:

  1. 首先,假设A是可逆的实对称矩阵,我们需要证明存在方阵B满足AB+B^TA是正定矩阵。由于A可逆,我们可以找到矩阵B使得AB+B^TA是正定的。这是因为正定性可以通过对矩阵进行线性变换来保持。具体来说,我们可以选择一个合适的线性变换矩阵B,使得经过线性变换后的矩阵AB+B^TA是正定的。这一步的证明涉及到实对称矩阵的性质和正定性。

  2. 然后,我们假设存在方阵B满足AB+B^TA是正定矩阵,需要证明A是可逆的。由于AB+B^TA是正定的,这意味着它的行列式大于零。利用行列式的性质和矩阵运算规则,我们可以推导出A的秩为n(即A是可逆的)。这一步的证明涉及到行列式的性质和矩阵运算规则。

综上所述,我们证明了设A是实对称矩阵,A可逆的充要条件是存在方阵B,使得AB+B^TA为正定矩阵。

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