顺序主子式

更新时间:2023-11-30 15:18

顺序主子式是取n阶方阵的部分元素化为行列式形式。方阵的第k阶行列式是由该方阵的前k行和k列元素组成。对于n阶方阵A,其共有n阶顺序主子式。通过计算方阵A的所有顺序主子式,可以来判断一个实二次型是否正定或方阵A是否为正定矩阵,也可以判断方阵A是否可以进行唯一LU分解。

定义

设A为 阶矩阵,子式

称为A的i阶顺序主子式。

对于 阶的矩阵A,其共有n阶顺序主子式,即矩阵A的顺序主子式由共n个行列式按顺序排列而成。

应用

判定实二次型正定或矩阵正定

1.实二次型 正定的充分必要条件为A的顺序主子式全大于零。

2.n阶矩阵 为正定矩阵的充要条件是A的所有顺序主子式 。(A应为实对称矩阵)

根据以上两个定理,可以通过计算矩阵A的所有顺序主子式,来判断一个实二次型是否正定或矩阵A是否为正定矩阵。

判定矩阵是否可唯一LU分解

设矩阵 的各阶顺序主子式Di(i=1,2...n-1)不等于0,则A有唯一LU分解

其中,L为单位下三角矩阵,U为上三角矩阵

根据以上定理,可以通过计算矩阵A的所有顺序主子式,来判断矩阵A是否可以进行LU分解,且为唯一分解。

举例

设阶矩阵

则A的顺序主子式为:

所以A是正定的,由其构成的实二次型是正定的。

因为A的n-1=2阶顺序主子式均不等于0,所以A有唯一LU分解,分解结果如下():

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