实对称矩阵,较之于普通矩阵,有许多好的性质,这几乎可以类比成“一白遮百丑”,实际上想说的是“一步领先,步步领先”。
1、普通矩阵,它的不同特征值对应的特征向量,只是线性无关;而实对称矩阵不同特征值对应的特征向量正交。
2、普通矩阵,其非零特征值的个数与矩阵秩之间没有明确关系;而实对称矩阵非零特征值的个数等于矩阵的秩。
3、普通矩阵A,B,两矩阵相似,可以推导出它俩具有相同的特征值,但反之未必;而俩实对称矩阵相似的充要条件就是它俩具有相同的特征值(证明请见后面的题目)。
4、普通矩阵,未必可以相似对角化;而实对称矩阵一定可以相似对角化,而且是正交对角化。
★5、普通矩阵A,B,A与B相似(P^(-1)AP=B)
⇒
A与B等价(或等秩)(PAQ=B),A与B合同(P'AP=B)
⇒ A与B等价(或等秩)。但反之未必,而且“相似”与“合同”之间也没有什么明确关系。
而实对称矩阵A,B,除了满足普通俩矩阵成立的两个性质之外,还成立:(1)A与B合同
⇔ 二次型x'Ax与x'Bx有相同的正(负)惯性指数(证明请见文末的第二篇相关博文);(2)A与B相似
⇒
A与B合同(因为A与B的特征值相同,且存在正交变换使得P'AP=Λ= Q'BQ,从而(PQ')'A(PQ')=QP'APQ'=B.)。给个示意图吧:

……
下面一道题目,就是对实对称矩阵的相关性质的一个检验:
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相关博文
关于俩同维(阶)矩阵A与B,“
等价 ⇔
等秩r(A)=r(B)
”的证明,请见博文:
二次型——俩实对称矩阵合同的充要条件是它们具有相同的正(负)惯性指数
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