判断一个二次型矩阵的正惯性指数
正惯性指数什么意思？
正惯性指数什么意思？
正惯性指数指的是矩阵中正的特征值个数，而负指数指的是值为负的特征值的个数，那么正负惯性指数之和，便是除了零之外矩阵剩下的特征值的个数。
在线性代数中，负惯性指数也是规范型里系数为-1的值的个数，而正惯性指数指的是规范型里系数为1的数的个数。
而二次型的正惯性指数，指的是在实二次型标准型中，系数为正的平方项的个数。
根据上述内容我们可以得到一个推论：两个实对称矩阵合同的充分必要条件，是它们的正（负）特征值的个数都相等。
二次型正惯性指标怎么解决？
行列式法
对于给定的二次型
写出它的矩阵，根据对称矩阵的所有顺序主子式是否全大于零来判定二次型 (或对称矩阵)的正定性。
2、正惯性指数法
对于给定的二次型 ，先将化为标准形，然后根据标准形中平方项系数为正的个数是否等于n来判定二次型的正定性。
通过正交变换，将二次型化为标准形后，标准形中平方项的系数就是二次型矩阵的特征值。因此，可先求二次型矩阵的特征值，然后根据大于零的特征值个数是否等于n来判定二次型的正定性。
为什么n阶矩阵可逆的充分必要条件是A的n个特征值都为零？
由正定矩阵的概念可知，判别正定矩阵有如下方法：
1.n阶对称矩阵A正定的充分必要条件是A的 n 个特征值全是正数。
证明：若 ， 则有
∴λ＞0
反之，必存在U使
即
有
这就证明了A正定。
由上面的判别正定性的方法，不难得到A为半正定矩阵的充要条件是：A的特征值全部非负。
2．n阶对称矩阵A正定的充分必要条件是A合同于单位矩阵E。
证明：A正定
二次型 正定
A的正惯性指数为n
3．n阶对称矩阵A正定（半正定）的充分必要条件是存在 n阶可逆矩阵U使 ；进一步有 （B为正定（半正定）矩阵）。
证明：n阶对称矩阵A正定，则存在可逆矩阵U使
令 则
令 则
反之，
∴A正定。
同理可证A为半正定时的情况。
4．n阶对称矩阵A正定，则A的主对角线元素 ，且 。
证明：（1）∵n阶对称矩阵A正定
∴ 是正定二次型
现取一组不全为0 的数0,…,0,1,0…0(其中第I个数为1)代入，有
∴
∴A正定
∴存在可逆矩阵C ，使
5．n阶对称矩阵A正定的充分必要条件是：A的 n 个顺序主子式全大于零。
证明：必要性：
设二次型 是正定的
对每个k,k1,2,…,n,令
，
现证 是一个k元二次型。
∵对任意k个不全为零的实数 ，有
∴ 是正定的
∴ 的矩阵
是正定矩阵
即
即A的顺序主子式全大于零。
充分性：
对n作数学归纳法
当n1时，
∵ ， 显然 是正定的。
假设对n-1元实二次型结论成立，现在证明n元的情形。
令 ， ，
∴A可分块写成
∵A的顺序主子式全大于零
∴ 的顺序主子式也全大于零
由归纳假设， 是正定矩阵即，存在n-1阶可逆矩阵Q使
令
∴
再令 ，
有
令 ，
就有
两边取行列式，则
由条件 得a＞0
显然
即A合同于E ，
∴A是正定的。
三． 负定矩阵的一些判别方法
1．n阶对称矩阵A是负定矩阵的充分必要条件是A的负惯性指数为n。
2．n阶对称矩阵A是负定矩阵的充分必要条件是A的特征值全小于零。
3．n阶对称矩阵A是负定矩阵的充分必要条件是A的顺序主子式 满足，即奇数阶顺序主子式全小于零，偶数阶顺序主子式全大于零。
由于A是负定的当且仅当-A是正定的，所以上叙结论不难从正定性的有关结论直接得出，故证明略。