【题解】同济线代习题二 8.1
前置定理 1 矩阵 A \boldsymbol{A} A 为对称矩阵的充分必要条件是有 A = A T \boldsymbol{A} = \boldsymbol{A}^T A=AT。
证明 略。
题目
设 A \boldsymbol{A} A、 B \boldsymbol{B} B 为 n n n 阶矩阵,且 A \boldsymbol{A} A 为对称矩阵,证明 B T A B \boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A} \boldsymbol{B} BTAB 也是对称矩阵。
解答
根据前置定理 1,因为 A \boldsymbol{A} A 为对称矩阵,所以 A = A T \boldsymbol{A} = \boldsymbol{A}^T A=AT。于是有
( B T A B ) T = B T A T ( B T ) T = B T A T B = B T A B (\boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A} \boldsymbol{B})^T = \boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A}^T (\boldsymbol{B}^T)^T = \boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A}^T \boldsymbol{B} = \boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A} \boldsymbol{B} (BTAB)T=BTAT(BT)T=BTATB=BTAB
结合前置定理 1 可知, B T A B \boldsymbol{B}^T \boldsymbol{A} \boldsymbol{B} BTAB 是对称矩阵。
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