设二次型f(x1,x2,x3)﹦xTAx﹦ax12﹢6x22﹢3x32-4x1x2-8x1x3-4x2x3,其中-2是二次型矩阵A的一个特征值。 (I)求a的值; (Ⅱ)试用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用的正交变换。

admin2019-01-22  38

问题 设二次型f(x1,x2,x3)﹦xTAx﹦ax12﹢6x22﹢3x32-4x1x2-8x1x3-4x2x3,其中-2是二次型矩阵A的一个特征值。
(I)求a的值;
(Ⅱ)试用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用的正交变换。

选项

答案(I)题干所给二次型f对应的矩阵A﹦[*],已知λ﹦-2是A的特征值,因此有 [*] 得到a﹦3。 (Ⅱ)由矩阵A的特征多项式|λE-A|﹦[*]﹦(λ-7)2(λ﹢2),矩阵A的特征值是λ1﹦λ2﹦7,λ3﹦-2。 对于λ﹦7,齐次方程组(7E-A)x﹦0的基础解系为[*] 对于λ﹦-2,齐次方程组(-2E-A)x﹦0的基础解系为α3﹦[*] 因为α1,α2不正交,故需正交化,有 [*] 那么令Q﹦(γ1,γ2,γ3)﹦[*],则在正交变换x﹦Qy下,有 xTAx﹦yTAy﹦7y12﹢7y22-2y32。 本题考查二次型的标准化及正定矩阵的判断。先根据-2是一个特征值求出口的值,然后代入求二次型矩阵,并求特征值和特征向量,利用施密特正交化方法得正交矩阵,求出标准形和所用的正交变换。

解析
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