分块矩阵性质(Schur complement、S-procedure)

Posted by Lucius on November 24, 2021

Schur complement

矩阵 $M=\left[\begin{array}{ll} A & B \ C & D \end{array}\right]$,$M / A$ 为 $M$ 关于 $A$ 的 Schur 补,其中

$$ M / A:=D-C A^{-1} B $$

两条性质如下:

  • 可逆

  • $M,A$ 可逆 $\Rightarrow$ $M/A$ 可逆

  • $A,M/A$ 可逆 $\Rightarrow$ $M$ 可逆

  • 正定

  • $M \succ 0 \Leftrightarrow A \succ 0\text{ and } M / A \succ 0$

  • $A \succ 0, \text { then } M \succeq 0 \Leftrightarrow M / A \succeq 0$

其中前者对 $M$ 进行高斯消元,再从行列式的角度进行证明;后者直接从正定矩阵定义出发,再求极值进行证明,二者具体过程见参考资料.

S-procedure

参考资料