线性代数 二次型的问题~

如题所述

【评注】
掌握用正交变换化二次型为标准型的方法,标准型中平方项的系数就是二次型矩阵的特征值,所用的正交变换矩阵是经过改造的二次型的特征向量,具体解题步骤如下:
1、写出二次型矩阵A
2、求矩阵A的特征值
3、求矩阵A的特征向量
4、改造特征向量(单位化、Schmidt正交化)γ1,...,γn
5、构造正交矩阵P=(γ1,γ2,...,γn)
则经过坐标变换x=Py,得
xTAx=yTBy = λ1y1²+λ2y2²+...+λnyn²
【注意】
特征值的顺序与正交矩阵P中对应的特征向量的顺序是一致的。

在正交变换下,A不仅和B合同,而且与B相似,即A,B特征值相同。
PTAP=B,AB合同, P-1AP=B,AB相似。

【解答】
1、
二次型矩阵A为
a 0 1

0 a -1
1 -1 a-1
特征方程|λE-A|=0,即可。
(λ-a)(λ+a-1)(λ+a+2)=0
得λ1=a,λ2=1-a,λ3= -2-a

2、由已知B的特征值为1,1,0,A与B相似,所以A的特征值也为1,1,0
tr(A)=tr(B)=3a-1 = 2
a=1
对角线元素之和等于特征值之和,所以AB的对角线之和相等,即 迹tr相等。

3、按照上面的步骤解答即可。
λ1=a,λ2=1-a,λ3= -2-a
标准型为 ay1²+(1-a)y2² -(2+a)y3²

计算量不是很多,但计算要小心。
如果再让求解正交矩阵P,P-1AP = B
就要多算特征向量,然后再单位化,Schmidt正交化。
计算量就大了。
一般一个完整的题目就是到求解P。

newmanhero 2015年2月1日12:41:40

希望对你有所帮助,望采纳。
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第1个回答  2015-12-19
二次型是三元二次型,本来就有三个变量x1,x2,x3,使用的变换自然应该有三个式子,前两个式子是由配方以后的结果决定的,第三个有无穷多种取法,只要保证变换是可逆的即可,这里使用y3=x3,矩阵C是上三角矩阵,其可逆性容易判定。换成比如y3=x2+x3也能保证C可逆

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