设矩阵B等于矩阵A的转置右乘矩阵A那么B矩阵的秩和A矩阵的秩是相等的吗
时间: 2023-12-01 22:04:40 浏览: 238
矩阵的各种运算,包括逆和转置的运算
设 $B=A^TA$,则 $B$ 是一个对称矩阵,且 $B$ 的元素为实数。由于 $B$ 是一个对称矩阵,因此它的秩等于它的非零特征值的个数。同时,$B$ 的特征值为非负实数,因为 $B$ 是由 $A$ 转置右乘 $A$ 得到的。
接下来考虑 $B$ 的特征值。设 $\lambda$ 是 $B$ 的一个特征值,$x$ 是对应的特征向量,那么有:
$$
Bx = \lambda x \\
x^TBx = \lambda x^Tx \\
x^TA^TAx = \lambda x^Tx \\
(Ax)^T(Ax) = \lambda x^Tx
$$
由此可见,$\lambda$ 是 $A$ 的列向量 $Ax$ 的长度的平方。因此,$B$ 的所有特征值都是非负数,且每个特征值的几何重数等于它的代数重数。又因为 $B$ 的秩等于它的非零特征值的个数,因此 $B$ 的秩等于 $A$ 的列向量个数的秩,即 $\operatorname{rank}(B) = \operatorname{rank}(A)$。
综上,当矩阵 $B$ 等于矩阵 $A$ 的转置右乘矩阵 $A$ 时,$B$ 的秩和 $A$ 的秩相等。
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