矩阵A对任意的可逆矩阵p都有Ap=pA,证明A为数量矩阵
思路:由于p為任意可逆矩陣,范圍較大不便于研究,我們可從最簡單的可逆矩陣E(i,j),E(i(k)),E(i,j(k))入手(下面證明只需用前兩種初等矩陣)
從初等矩陣入手,是因為任意可逆矩陣p都能化為一些初等矩陣之積
基礎知識:
左乘一個初等矩陣相當于做行變換,右乘一個初等矩陣相當于做列變換
證明:
設B=Ap,C=pA
1<=i<j<=n ,當p為E(i,j)時
bii=aij,cii=aji,推出A為對稱矩陣
Bij=aii,Cij=ajj
Bij=Cij
由i,j的任意性
可推a11=…=ann
B[(i,j+1),…,(i,n)]=(ai(j+1),…,ain)
C[(j,j+1),…,(j,n)]=(aj(j+1),…,ajn)
因為B[j+1,…,n]= C[j+1,…,n]
又因為i,j的任意性
可推
i<j,aij=akj,1<=kj,aij=aik,1<=k<i
因為A為對稱矩陣
所以有aij=jk,1<i,k<j
1<=i<=n ,當p為E(i(k))時
為了便于計算,將k設為-1
B[(i,1),…,(i,i)]=-(ai1,…,aii)
C[(1,i),…,(i,i)]=(a1i,…,aii)
ai1=-a1i
…
ai(i-1)=- a(i-1)i
A為對稱矩陣,ai1=a1i
由i的任意性
可推aij=0,i!=j
綜上可得
p為前兩種初等矩陣時,A為數量矩陣
將p擴大到任意可逆矩陣
滿足條件的矩陣A一定是數量矩陣
但A不一定包含所有數量矩陣
于是將A=k·I代入原式
發現任意數量矩陣都滿足原式
所以A包含任意數量矩陣
綜上所述
A為任意數量矩陣
總結
以上是生活随笔為你收集整理的矩阵A对任意的可逆矩阵p都有Ap=pA,证明A为数量矩阵的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇: Leetcode-88:合并两个有序数组
- 下一篇: 对称阵的相似对角化