西尔维斯特不等式

分块矩阵的应用之一就是证明了:

如果是一个的矩阵,的,则:

该不等式称为

根据题目条件,可知成立(其中分别为阶、阶、):

容易判断其中的两个矩阵是进行后可得:

这其实是,它的就是非零行的个数,所以是。又因为,所以也是。同理可证

):

所以,根据可知:

(1)式的左边可推出(        (1)证明。假设:

根据可知,存在,使得(其中分别为阶、):

可以构建如下两个,并且根据可知,这两个矩阵都是

可以进行如下的

也是,在中,和下面的以及中的部分一起升维成新的,因为,所以依然线性无关,同样的道理也和上下的一起升维成新的。又因为右侧全是,所以组成的新向量组,依然是的,所以可能为:

还有部分,这些和上面的一起升维后,可以加入到中,它们可能被,此时保持不变;或者不能被,此时会增加。因此:

综上,以及可知:

        (2)通过交换一二行可得,根据(1)的结论可知:

交换一二行是不改变的,所以:

):

(1)式的右边类似于,根据,它的就是对角线上之和:

综合式可得:

西尔维斯特不等式是考研中经常会用到的不等式,特列举在这里。

关注马同学
马同学高等数学
微信公众号:matongxue314