雙線性與二次形式
正定
正定形式的行為就像一個貨真價實的長度平方概念:每個非零向量都取嚴格為正的值,唯有零向量量出零。正是這一性質使對稱形式能充當內積,給出真正的距離與角度,而不潛藏退化的或為負的『長度』。
在 R(或任意有序體)上,若對每個 v ≠ 0 都有 Q(v) > 0,則二次形式 Q 正定;此時伴隨的對稱雙線性形式是一個內積。用符號差來說即 (p, q) = (n, 0):所有對角元為正,滿秩。對稱矩陣 A 正定,當對一切 x ≠ 0 有 x^T A x > 0,等價地其所有特徵值為正。
有若干判別法可檢測正定性:西爾維斯特判據要求 A 的每個順序主子式為正;或者所有特徵值為正;或者 A = P^T P 對某個可逆 P 成立(一種喬列斯基型分解)。較弱的概念半正定允許 Q(v) ≥ 0 且非零 v 處可取等號,對應於 p < n 的 (p, 0) 與非平凡的根基。
A = [2, 1; 1, 2] 正定:順序主子式為 2 > 0 與 det = 3 > 0(西爾維斯特判據),其特徵值 1 與 3 皆為正。故對 (x, y) ≠ 0 有 x^T A x = 2x^2 + 2xy + 2y^2 > 0。
用西爾維斯特判據檢驗正定性。
另見