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Trucos para encontrar el determinante de una gran matriz simétrica

¿Existen trucos para encontrar el determinante de una matriz simétrica en la forma:

$$\begin{bmatrix} \mathbf{I} & \mathbf{B} \\ \mathbf{B}^T & \mathbf{0} \end{bmatrix}$$ donde $\mathbf{I}$ es la matriz identidad de tamaño $ m \times m$ y $\mathbf{B}$ es una matriz de $m \times n$.

Supongamos que $\mathbf{B}$ tiene rango de columna completo. ¿Esto implicaría que el determinante es diferente de cero? Intuitivamente creo que sí, pero no puedo demostrarlo. También quiero saber cómo encontrar el determinante para encontrar los autovalores de tal matriz.

Entonces, ¿hay algún truco para hacer esto rápidamente? No logro categorizar esta matriz en una categoría especial, aparte de que es simétrica y se puede usar en el complemento de Schur.

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Jukka Dahlbom Puntos 1219

Usando el complemento de Schur, sabemos que el determinante de esta matriz puede expresarse como $$ \det \pmatrix{I & B\\ B^T & 0} = \det\pmatrix{I & 0\\0 & -B^TB} = \det(-B^TB). $$ Por lo tanto, vemos que efectivamente esta matriz tiene un determinante distinto de cero si (y solo si) $B$ tiene rango completo.

Respecto a los eigenvalores de esta matriz, la descomposición en valores singulares (SVD) de $B$ puede ser utilizada como un paso intermedio útil. En particular, si $B = U \Sigma V^T$ es una descomposición en valores singulares, entonces la matriz de interés es similar a $$ \pmatrix{U & 0\\0 & V}^T \pmatrix{I & B\\B^T & 0}\pmatrix{U & 0\\0 & V} = \pmatrix{I & \Sigma\\ \Sigma^T & 0}. $$ Si $m \leq n$, entonces existe una matriz de permutación $P$ tal que $$ P\pmatrix{I & \Sigma\\ \Sigma^T & 0}P^T = \pmatrix{A_1 \\ & \ddots \\ && A_m\\ &&& 0}, $$ donde cada bloque $A_k$ tiene la forma $$ A_k = \pmatrix{1 & \sigma_k\\ \sigma_k & 0 }, $$ donde $\sigma_k$ denota el $k$-ésimo valor singular de $B$. Se sigue que los eigenvalores de la matriz serán iguales a $0$ y las soluciones de $$ \lambda^2 - \lambda - \sigma_k^2 = 0, \quad k = 1,\dots,n \implies\\ \lambda = \frac{1 \pm \sqrt{1 + 4\sigma_k^2}}{2}, \quad k = 1,\dots,n. $$ En el caso de que $m>n$, tenemos básicamente lo mismo excepto que ahora se agrega una matriz identidad de tamaño $m-n$ a la diagonal. En consecuencia, la matriz tendrá (además de los eigenvalores mencionados en el caso anterior) el $1$ como un eigenvalor de multiplicidad al menos $m-n$.

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¿Sería posible hacer algo similar para encontrar los valores singulares de la matriz? Por lo general, simplemente encontraría los eigenvectores de la matriz multiplicada por su traspuesta, pero no estoy seguro de qué matriz me daría.

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Es una matriz simétrica, por lo que los valores singulares son simplemente el valor absoluto de los valores propios.

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