求一个正交变换 x =Py ,把下面的二次型化为标准形 f(x1,x2,x3)=x2눀+2x1x3

2024-12-13 13:15:53
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回答1:

f(x1,x2,x3)=2x1x2+2x1x3+2x2x3对应的实对称矩阵为
a=[(0,1,1)t,(1,0,1)
t,(1,1,0)
t];下面将其对角化:
先求a的特征值,由|ke-a|=|(k,-1,-1)
t,(-1,k,-1)
t,(-1,-1,k)
t
|=(k-2)*(k+1)^2=0
解得:k=2或k=-1(二重)。
下求方程(ke-a)z=0的解向量
对特征值k=2,(2e-a)z=0解得特征向量z=(1,1,1)t,
单位化α1=(1/√3,
1/√3,
1/√3)
t.
对特征值k=-1,(-e-a)z=0解得特征向量z=(1,-1,0)t或(1,0,-1)t,
schmidt正交化得
α2=(1/√2,-1/√2,0)t,α3=(1/√6,1/√6,-2/√6)
t,
取正交矩阵p=(α1,α2,α3)
=[
(1/√3,
1/√3,
1/√3)
t,
(1/√2,-1/√2,0)t,(1/√6,1/√6,-2/√6)
t]
则有ptap=diag(2,-1,-1).
对二次型f(x1,x2,x3)=2x1x2+2x1x3+2x2x3=xtax作正交变换x=py得
f(x)=yt(qtaq)y=2y1^2-y2^2-y3^2.
得到标准型f(y),p为所求正交变换。
t代表对矩阵或向量的转置。
建议找本线性代数的书看看,实际上就是实对称矩阵的对角化。过程比较繁琐,建议检验一下。

回答2:

x2²+2x1x3实际上就是矩阵
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1
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0
将其化为标准型
只需要交换第一行与第三行
或者第一列和第三列即可
那么正交变化就是
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1
0
1
0
1
0
0这个矩阵本身