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n阶实对称矩阵A满足A^2=A,r(A)=r

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n阶实对称矩阵A满足A^2=A,r(A)=r(特别是 U^TU=E怎么证!)
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答案和解析
实际上,对于任意半正定实对称矩阵A(r(A)=r),都存在nxr阶矩阵U,使得A=UU^T:
因为A为实对称矩阵,所以存在正交矩阵P,使得A=PDP^T,其中D=diag{m1,…,mr,0,…,0}(其中mi为A的正特征值)记B=diag{√m1,…,√mr},取U^T=(B 0)P^T,则UU^T=PDP^T=A
所以对本题,由A^2=A可得A的特征值只有1(r重)、0,从而取U^T=(Er 0)P^T即可