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Trucos para encontrar el determinante de una matriz simétrica grande

¿Hay algún truco 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 de identidad de tamaño $ m \times m$ matriz y $\mathbf{B}$ es un $m \times n$ matriz.

Supongamos que $\mathbf{B}$ es un rango de columna completo. ¿Implica esto que el determinante es distinto de cero? Intuyo que sí, pero no puedo demostrarlo. También quiero saber cómo encontrar el determinante para encontrar los valores propios de dicha matriz.

¿Hay algún truco para hacer esto rápidamente? Parece que no puedo poner esta matriz en una categoría especial aparte de que es simétrica y se puede utilizar en el complemento de Schur.

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Jukka Dahlbom Puntos 1219

Utilizando el Complemento de Schur sabemos que el determinante de esta matriz se puede expresar 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 sólo si) $B$ tiene rango de columna completo.

En cuanto a los valores propios de esta matriz, la descomposición del valor singular (SVD) de $B$ puede utilizarse como un paso intermedio útil. En particular, si $B = U \Sigma V^T$ es una descomposición de valor singular, 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 $k$ valor singular de $B$ . Se deduce que los valores propios de la matriz serán iguales a $0$ y las soluciones a $$ \lambda^2 - \lambda - \sigma_k^2 = 0, \quad k = 1,\dots,n \implies\\ \lambda = \frac{1 \pm \sqrt{1 + 4\sigma_k^2}}{2}, \quad k = 1,\dots,n. $$ En el caso de que $m>n$ tenemos esencialmente lo mismo, excepto que ahora hay una matriz de identidad de tamaño $m-n$ añadidos a la diagonal. En consecuencia, la matriz tendrá (además de los valores propios señalados en el caso anterior) $1$ como un valor propio de multiplicidad al menos $m-n$ .

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