雙線性型與二次型
西爾維斯特判據
西爾維斯特判據是一個判定正定的快速行列式檢驗:實對稱矩陣 B 正定當且僅當它所有的順序主子式都嚴格為正。k 階順序主子式是 B 左上角 k 乘 k 子塊的行列式,所以你依次檢驗 1x1 角、2x2 角,直到完整的 n 乘 n 行列式——而它們必須全部為正。
其魅力在於你完全不必計算特徵值。特徵值要求解根;順序主子式只需 n 個行列式,且有漂亮的遞推(這些行列式與對稱高斯消元的主元相關,那些主元也都必須為正)。當你必須手算證明正定、或在程式中快速判定時,它是主力檢驗。
兩條警告讓人不致出錯。其一,此檢驗只判正定;要判負定,對 -B 施用,這會使 B 的順序主子式從負號開始正負交替。其二——著名的陷阱——檢驗主子式不能推廣到半定情形。一個矩陣可以所有順序主子式 >= 0 卻仍非半正定;標準反例是 [0, 0; 0, -1],其順序主子式為 0 與 0,卻並非半定。
正確的半定版本使用全部主子式,而非僅僅順序(左上嵌套)的那些:B 半正定當且僅當每個主子式——任意對稱地選取行與列後所得子塊的行列式——都非負。這工作量大得多,這正是為何乾淨的順序主子式捷徑只保留給嚴格正定情形。
B = [2, 1; 1, 2]: det[2] = 2 > 0, det B = 3 > 0 => positive definite
兩個順序主子式都為正,故矩陣正定。
順序主子式檢驗只對嚴格正定(或經 -B 判負定)有效。判半定時你必須檢驗全部主子式,而非僅嵌套的順序主子式——[0,0; 0,-1] 是教科書式陷阱。
又稱
另見