题目
5.设A,B是n阶实对称矩阵,证明:A,B及A+B的正惯性指数p(A),p(B)与p(A+B)满足关系式p(A)+p(B)≥p(A+B).
5.设A,B是n阶实对称矩阵,证明:A,B及A+B的正惯性指数p(A),p(B)与p(A+B)满足关系式p(A)+p(B)≥p(A+B).
题目解答
答案
设 $A$、$B$ 为 $n$ 阶实对称矩阵,其正惯性指数分别为 $p(A)$、$p(B)$,$A+B$ 的正惯性指数为 $p(A+B)$。
由实对称矩阵的性质,可同时对角化 $A$ 和 $B$,即存在正交矩阵 $P$,使得 $P^TAP = D_A$,$P^TBP = D_B$,其中 $D_A$、$D_B$ 为对角矩阵。
矩阵 $A+B$ 的特征值为 $D_A + D_B$ 的对角元,即 $A$ 和 $B$ 对应特征值的和。
正惯性指数 $p(A+B)$ 等于 $D_A + D_B$ 中正对角元的个数,最多为 $p(A) + p(B)$(因正特征值和正特征值仍为正)。
因此,$p(A) + p(B) \geq p(A+B)$。
\[
\boxed{p(A) + p(B) \geq p(A+B)}
\]