In mathematics, especially linear algebra, an M-matrix is a Z-matrix with eigenvalues whose real parts are nonnegative. The set of non-singular M-matrices are a subset of the class of P-matrices, and also of the class of inverse-positive matrices (i.e. matrices with inverses belonging to the class of positive matrices). The name M-matrix was seemingly originally chosen by Alexander Ostrowski in reference to Hermann Minkowski, who proved that if a Z-matrix has all of its row sums positive, then the determinant of that matrix is positive. An M-matrix is commonly defined as follows: Definition: Let A be a n × n real Z-matrix. That is, A = (aij) where aij ≤ 0 for all i ≠ j, 1 ≤ i,j ≤ n. Then matrix A is also an M-matrix if it can be expressed in the form A = sI − B, where B = (bij) with bij ≥ 0, for all 1 ≤ i,j ≤ n, where s is at least as large as the maximum of the moduli of the eigenvalues of B, and I is an identity matrix. For the non-singularity of A, according to the Perron–Frobenius theorem, it must be the case that s > ρ(B). Also, for a non-singular M-matrix, the diagonal elements aii of A must be positive. Here we will further characterize only the class of non-singular M-matrices. Many statements that are equivalent to this definition of non-singular M-matrices are known, and any one of these statements can serve as a starting definition of a non-singular M-matrix. For example, Plemmons lists 40 such equivalences. These characterizations has been categorized by Plemmons in terms of their relations to the properties of: (1) positivity of principal minors, (2) inverse-positivity and splittings, (3) stability, and (4) semipositivity and diagonal dominance. It makes sense to categorize the properties in this way because the statements within a particular group are related to each other even when matrix A is an arbitrary matrix, and not necessarily a Z-matrix. Here we mention a few characterizations from each category. Below, ≥ denotes the element-wise order (not the usual positive semidefinite order on matrices).

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Concepts associés (3)
Matrice à coefficients positifs
Une matrice de type est à coefficients positifs lorsque tous ses éléments sont réels positifs ; on écrira alors . Elle est dite strictement positive lorsque tous ses éléments sont strictement positifs ; on écrira alors . et étant deux matrices réelles on définit une relation d'ordre partiel sur ces matrices en posant . Il est immédiat que cette relation d'ordre est compatible avec l'addition. De même elle est compatible avec la multiplication (à gauche ou à droite) par une matrice positive.
Z-matrice
En mathématiques, une Z-matrice est une matrice carrée réelle dont les éléments extra-diagonaux sont négatifs. Ces matrices apportent des propriétés particulières aux problèmes de complémentarité linéaire. L'opposée d'une Z-matrice est une matrice de Metzler (et réciproquement). Une matrice carrée réelle est une Z-matrice si tous ses éléments extra-diagonaux sont négatifs : Les éléments de la diagonale de peuvent être de signe arbitraire. On note l'ensemble des Z-matrices d'ordre quelconque.
Metzler matrix
In mathematics, a Metzler matrix is a matrix in which all the off-diagonal components are nonnegative (equal to or greater than zero): It is named after the American economist Lloyd Metzler. Metzler matrices appear in stability analysis of time delayed differential equations and positive linear dynamical systems. Their properties can be derived by applying the properties of nonnegative matrices to matrices of the form M + aI, where M is a Metzler matrix.

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