对合矩阵

更新时间:2022-09-24 10:26

设A为n阶方阵,I为n阶单位阵,则满足A2=I的方阵A称为对合矩阵。满足A2=A的方阵A称为幂等矩阵。对于幂等矩阵和对合矩阵,有如下定理:(1)A为对合矩阵的充分必要条件是(I-A )(I+A)=0;(2)若A、B都是对合矩阵,则AB为对合矩阵的充分必要条件是AB=BA;(3)若A、B都是幂等矩阵,则A+B为幂等矩阵的充分必要条件是AB=-BA。

定义

矩阵称为对合矩阵(involutory matrix),如果

其中为单位矩阵

若是n阶方阵,那么是对合矩阵的充分必要条件是是幂等矩阵;对合矩阵一定相似于对角阵

其中;若是对合矩阵,那么必有

相关定理

定理1 设是对合矩阵,则

(1)当n=2时,A形如

或者

或.

(2)是等幂矩阵。

定义 称为共轭对合矩阵(coninvolutory matrix)或圆矩阵(circular matrix),如果

定理2为共轭对合矩阵的充分必要条件是存在,使得

定理3设,下列条件等价:

(1) ,即E是共轭对合矩阵;

(2);

(3) 是共轭对合矩阵。

定理4 设是非奇异矩阵,则

(1)存在共轭对合矩阵和非奇异矩阵,使得

而且E是的多项式

(2)如果,其中满足,是非奇异矩阵,那么

而且,若R和E可交换,则A和可交换(即是实的);反之,若A和可交换,E是的多项式,则R和E可交换。

定理5 设,存在和共轭对合矩阵使得

的充分必要条件是非奇异矩阵使得

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