Zbinbincol 发表于 2017-5-2 19:26:05

求助,正定矩阵的问题

证明任意的矩阵 $A >= B > 0$,($>=$是半正定的符号,$>$ 是正定的符号)
$< A^{−1}, (A − B) > = Tr(A^{−1}(A − B) )<=\ln |A| − \ln |B|$.($Tr$表示矩阵的迹)
老师给的提示: for any x∈R, lnx≤x−1.

mathe 发表于 2017-5-3 09:10:21

https://www.emis.de/journals/JIPAM/images/029_01_JIPAM/029_01.pdf
If A>0 and B>0, then $n(detA xx detB)^{m/n}<=tr(A^mB^m)$
将m=1,A用$A^{-1}$替换代入得到$n({detB}/{detA})^{1/n}<=tr(A^{-1}B)$
于是$tr(I-A^{-1}B)<=n(1-({detB}/{detA})^{1/n})<=-\ln({detB}/{detA})$

kastin 发表于 2017-5-3 15:16:47

设方阵 `A,B` 的阶为 `n`,$A^{-1}B$ 的特征值为 `\lambda_1,\lambda_2,\cdots,\lambda_n`,由 `A\geqslant B >0` 可知 `0\lt \lambda_1,\lambda_2,\cdots,\lambda_n\leqslant 1`,于是$$\mathrm{tr}(I-A^{-1}B)=n-\sum_{i=1}^n\lambda_i\leqslant n-n\sqrt{\lambda_1\lambda_2\cdots\lambda_n}$$因此$$\mathrm{tr}(I-A^{-1}B)\leqslant n\left(1-\left(\frac{|B|}{|A|}\right)^{\frac{1}{n}}\right)\tag{1}$$考虑到$$0<|A^{-1}B|=\frac{|B|}{|A|}=\lambda_1\lambda_2\cdots\lambda_n\leqslant 1$$从而由不等式 `\ln(1-x) \leqslant -x` 得$$n(1-|A^{-1}B|^{\frac{1}{n}})\leqslant \ln(1-|A^{-1}B|)\leqslant \ln|A|-\ln|B|\tag{2}$$由 `(1),(2)` 即得结论。
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