Sylvester不等式证明
Sylvester不等式
设A、B分别是 s × n 、 n × m s\times n、n\times m s×n、n×m,则 r a n k ( A B ) ≥ r a n k ( A ) + r a n k ( B ) − n rank(AB)\ge rank(A)+rank(B)-n rank(AB)≥rank(A)+rank(B)−n
证明
只需证 n + r a n k ( A B ) ≥ r a n k ( A ) + r a n k ( B ) n+rank(AB)\ge rank(A)+rank(B) n+rank(AB)≥rank(A)+rank(B)
n + r a n k ( A B ) = r a n k ( I n 0 0 A B ) n+rank(AB)=rankn+rank(AB)=rank(In00AB) 作分块矩阵的初等行变换
( I n 0 0 A B ) ⟶ ( I n 0 A A B ) ⟶ ( I n − B A 0 ) ⟶ ( I n B A 0 ) ⟶ ( B I n A 0 )
\longrightarrow \longrightarrow \ \longrightarrow \longrightarrow (In00AB)⟶(InA0AB)⟶(InA−B0)⟶(InAB0)⟶(BAIn0) 根据分块矩阵的初等行变换不改变矩阵的秩有:
r a n k ( I n 0 0 A B ) = ( B I n 0 A ) ≥ r a n k ( B ) + r a n k ( A ) rank= \ge rank(B)+rank(A) rank(In00AB)=(B0InA)≥rank(B)+rank(A)
因此r a n k ( A B ) ≥ r a n k ( A ) + r a n k ( B ) − n rank(AB)\ge rank(A)+rank(B)-n rank(AB)≥rank(A)+rank(B)−n