正面定义矩阵Q

正定矩阵Q[]

给予真的如果显式正定,并且False(错误)否则。

细节

示例

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基本示例  (2)

测试是否为2×2实矩阵显式正定:

这意味着二次型对于所有矢量:

可视化二次形式的值:

测试是否为3×3厄米矩阵是正定的:

范围  (10)

基本用途  (6)

测试实际机器决策矩阵是否显式正定:

测试复数矩阵是否为正定矩阵:

测试精确矩阵是否为正定矩阵:

使用正面定义矩阵Q使用任意决策矩阵:

随机矩阵通常不是正定的:

使用正面定义矩阵Q使用符号矩阵:

b=-模板框[{a},共轭]:

正面定义矩阵Q有效地处理大型数值矩阵:

特殊矩阵  (4)

使用正面定义矩阵Q使用稀疏矩阵:

使用正定矩阵Q使用结构化矩阵:

单位矩阵是正定的:

希尔伯特矩阵为正定:

应用  (15)

正定矩阵的几何与代数  (4)

考虑一个实的正定2×2矩阵及其相关的实二次型q=模板框[{x},转置].m.x:

因为为正定,水平集为椭圆:

的情节将是一个向上的椭圆抛物面:

对于一个实的正定矩阵,水平集为-椭球体:

埃尔米特矩阵通过以下方式定义了实数二次型q=模板框[{x},共轭转置].m.x:

如果是正定的,对于所有非零输入为正:

可视化对于实值输入:

对于实值矩阵,只有对称部分决定是否是正定的。写入具有对称和反对称:

作为是真实的和对称的TemplateBox[{{(,{TemplateBox[{x},ConjugateTranspose,SyntaxForm->SuperscriptBox],.,s,.,x})}},共轭]=模板框[{{{。模板框[{s},共轭转置]。模板框[{{(,TemplateBox[{x},ConjugateTranspose,SyntaxForm->SuperscriptBox],)}},共轭Transpose]=TemplateBox[{xneneneep,共轭Transbose].s.x,表示模板框[{x},共轭转置].s.x纯属真实:

同样,作为是实的和反对称的模板框[{{(,{TemplateBox[{x},ConjugateTranspose,SyntaxForm->SuperscriptBox],.,a,.,x},或模板框[{x},共轭转置].a.x是纯想象的:

因此,Re(TemplateBox[{x},共轭转置].m.x)=模板盒[{xneneneep,共轭转座].s.x,所以是正定的当且仅当是:

对于复值矩阵,只有隐士部分决定是否是正定的。写入具有赫密特人和抗赫敏药:

作为是赫密特人,模板框[{{(,{TemplateBox[{x},ConjugateTranspose],.,h,.,x}。模板框[{h},共轭转置]。模板框[{{(,TemplateBox[{x},ConjugateTranspose,SyntaxForm->SuperscriptBox],)}},共轭Transpose]=TemplateBox[{xneneneep,共轭Transbose].h.x,表示模板框[{x},共轭转置].h.x纯属真实:

同样,作为是反隐士,模板框[{{(,{TemplateBox[{x},ConjugateTranspose,SyntaxForm->SuperscriptBox],.,a,.,x},或模板框[{x},共轭转置].a.x是纯想象的:

因此,Re(TemplateBox[{x},共轭转置].m.x)=模板盒[{xneneneep,共轭转座].h.x,所以是正定的当且仅当是:

正定矩阵的来源  (6)

真正的非奇异协方差矩阵总是对称和正定的:

一个复杂的是赫密特人:

Gram矩阵是的对称矩阵的点积矢量:

如果向量线性无关,则Gram矩阵总是正定的:

从中提取的矩阵WishartMatrix分布是实的、对称的和正定的:

非奇异厄米矩阵的平方是正定的:

Lehmer矩阵是对称正定的:

它的逆矩阵是三对角的,也是对称正定的:

矩阵分钟[,j个]总是对称正定的:

其逆矩阵是一个三对角矩阵,也是对称正定的:

正定矩阵的用途  (5)

正定实对称矩阵或度量通过定义内积:

确认事实上是对称且正定的:

正交化模板框[{},实际值]^n要找到正交基:

确认此基础相对于内积是正交的:

惯性矩张量相当于旋转运动的质量。例如,动能为,使用代替大众和角速度代替线速度在公式中.可由正定对称矩阵表示。计算端点位于原点和正坐标轴的四面体的惯性矩:

验证矩阵是否对称且正定:

如果角速度为:

作为是正定的,动能是正值,只要非零:

二阶导数检验将函数的临界点分为局部极小值(如果Hessian是正定的)、局部极大值(如果Hessian是负定的)和鞍点(如果Hesian不是这三种类型之一)。找出两个变量函数的临界点:

计算Hessian矩阵:

三个关键点中的最后一个是鞍点:

前两点是局部极小值:

可视化函数。红色和蓝色点是最小值,绿色点是鞍点:

找出三个变量函数的临界点:

计算的Hessian矩阵(f):

前两个临界点是局部极小值:

最后三个是鞍点:

对于该函数,任何三个临界点都是线性相关的,因此它们都位于一个平面内:

计算该平面的法线:

可视化功能,最小绿色和非极端临界点为红色:

胆汁分解仅适用于正定厄米矩阵:

的上三角分解是矩阵这样的话模板框[{b},共轭转置].b=m:

属性和关系  (15)

正面定义矩阵Q[x个]微不足道的回报False(错误)对于任何x个这不是一个矩阵:

矩阵是正定的,如果Re(模板框[{x},共轭转置].m.x)>0对于所有非零矢量:

的标志Im(模板框[{x},共轭转置].m.x)无关:

实矩阵为正定当且仅当其对称部分为正定时:

一般来说,矩阵是正定的当且仅当其厄米特部分是正定:

实对称矩阵是正定的,当且仅当其特征值均为正时:

更一般地说,厄米矩阵的陈述是正确的:

一般矩阵可以具有所有正特征值,而不必是正定的:

同样,矩阵可以是正定的,而不具有正特征值:

故障是由于特征值复杂所致:

正定矩阵的特征值的实部必须是正的:

对角矩阵是正定的,当且仅当对角元素具有正实部:

正定矩阵具有一般形式u.d.TemplateBox[{u},共轭转置]+a具有对角正定:

拆分其隐士和反隐士部分:

根据谱定理,可以使用Jordan分解:

矩阵对角线为正对角线条目:

矩阵是单一的:

确认m=μd.模板盒[{u},共轭转运蛋白]+a:

矩阵是正定的当且仅当为负定:

正定矩阵总是正半定的:

它不能是不定的或负半定的:

正定矩阵是可逆的:

逆矩阵也是正定的:

如果是真实的和肯定的,存在这样的话模板框[{x},转置].m.x>=增量||x||^2对于任何实向量:

是对称部分的最小特征值:

确认模板框[{x},转置].m.x>=增量||x||^2:

实对称正定矩阵的行列式和迹为正:

正定厄米矩阵也是如此:

实对称正定矩阵具有唯一定义的平方根这样的话:

平方根正定且实对称:

一个厄米特正定矩阵具有唯一定义的平方根这样的话:

平方根为正定和厄米特:

两个对称正定矩阵的Kronecker积是对称正定的:

用负定矩阵替换乘积中的一个矩阵,得到负定矩阵:

可能的问题  (2)

希尔伯特矩阵是正定的:

的最小特征值太小,无法确定机器精度为正:

在机器精度方面,矩阵未检测为阳性:

使用足够高的精度来计算正特征值将给出正确的答案:

正面定义矩阵Q给予False(错误)除非它能证明符号矩阵是正定的:

使用以下组合特征值减少可以提供更精确的结果:

Wolfram Research(2007),PositiveDefiniteMatrixQ,Wolfram语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/PositiveDefiniteMatrixQ.html。

文本

Wolfram Research(2007),PositiveDefiniteMatrixQ,Wolfram语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/PositiveDefiniteMatrixQ.html。

CMS公司

沃尔夫拉姆语言。2007年,“PositiveDefiniteMatrixQ”,Wolfram语言与系统文档中心。Wolfram研究。https://reference.wolfram.com/language/ref/PositiveDefiniteMatrixQ.html。

亚太地区

沃尔夫拉姆语言。(2007). 正面定义矩阵Q。Wolfram语言与系统文档中心。检索自https://reference.wolfram.com/language/ref/PositiveDefiniteMatrixQ.html

BibTeX公司

@misc{reference.wolfram_2024_positivedefinitiematrixq,author=“wolfram Research”,title=“{positivedefinitematrixq}”,year=“2007”,howpublished=“\url{https://reference.jolfram.com/language/ref/PositiveDefineMatrixq.html}”]}

BibLaTeX公司

@在线{reference.wolfram_2024_positivedefinititematrixq,组织={wolfram Research},标题={positivedefinitematrixq},年份={2007},url={https://reference.jolfram.com/language/ref/positivedefinitematrixq.html},注意=[访问时间:2024年6月20日]}