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mínimo valor propio por diferencia de dos matrices

Deje $A$ simétrica positiva definida la matriz, y $B$ una matriz construida a partir de $A$ mediante la configuración de todos sus fuera de la diagonal de los elementos a cero. Entonces hay una manera de ver para qué valores positivos escalares $a$ y $b$ $$C=aA-bB$$ es positiva definida?

¿Sabemos algo sobre el menor autovalor de a $C$?


@uranix comentó que podría ser después de algunos $\epsilon$ tal que $\det(A-\epsilon B)=0$ $C_{\epsilon}$ PSD. Miré a $A=[1,1;1,7]$ y encontré $\epsilon=1.37796$ pero entonces los autovalores de a $C_{1.37796}$ $-3.02372$ $0$ ...

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uranix Puntos 3824

Vamos a considerar simplificado el problema de autovalores de $$ C = A - \epsilon B, \quad a = a^\ > 0 $$ donde $B = \operatorname{diag}(A)$.

Vamos a inspeccionar la ecuación $$ \operatorname{det} (\epsilon B) = 0. $$ Desde $B$ es una matriz diagonal es fácil construir $B^{-1/2}$ - matriz diagonal con los elementos planteados en $-1/2$ de la energía. $$ \operatorname{det} B^{1/2}) \operatorname{det} B^{-1/2}AB^{-1/2} - \epsilon) \operatorname{det} B^{1/2}) = 0\\ \operatorname{det} B^{-1/2}AB^{-1/2} - \epsilon) = 0. $$

La matriz $G = B^{-1/2}AB^{-1/2}$ es positiva definida desde $$ x^\la parte superior B^{-1/2}AB^{-1/2}x = (AB^{-1/2}x, B^{-1/2}x) > 0, \quad \forall x \neq 0 $$ Así, todos los autovalores de a $G$ son positivas, y esas son precisamente las raíces $\epsilon_i$ de $$ \operatorname{det}(G - \epsilon) = 0. $$ Suponga que $0 < \epsilon_1 \leq \epsilon_2 \leq \dots \leq \epsilon_n$.

Suponiendo que $\lambda_{\min}(C)$ es una función continua de $\epsilon$ (que suena cuerdo) y obviamente $\lambda_{\min}(A) > 0$ la función $$\lambda_{\min}(A - \epsilon B)$$ thus is positive when $0 \leq \epsilon < \epsilon_1$. At $\epsilon = \epsilon_1$ the determinant of the $\epsilon B$ vanishes, so $\lambda_{\min}$ no puede ser positivo.

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Schneems Puntos 3208

Observe que $A-\epsilon B$ es positiva definida iff $B^{-\frac{1}{2}}(A-\epsilon B)B^{-\frac{1}{2}}$ es positiva definida.

Ahora $B^{-\frac{1}{2}}(A-\epsilon B)B^{-\frac{1}{2}}= B^{-\frac{1}{2}}AB^{-\frac{1}{2}}-\epsilon Id$.

Así $B^{-\frac{1}{2}}(A-\epsilon B)B^{-\frac{1}{2}}$ es iff definida positiva $\epsilon<$ menor valor propio de $B^{-\frac{1}{2}}AB^{-\frac{1}{2}}$.

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