已知三元二次型xTAx的平方项系数都为0,α=(1,2,—1)T满足Aα=2α. 求作正交变换x=Qy,把xTAx化为标准二次型.

admin2019-01-29  36

问题 已知三元二次型xTAx的平方项系数都为0,α=(1,2,—1)T满足Aα=2α.
求作正交变换x=Qy,把xTAx化为标准二次型.

选项

答案先求A的特征值. |λE—A|=[*]=(λ—2)2(λ+4). 于是A的特征值就是2,2,—4. 再求单位正交特征向量组. 属于2的特征向量是(A—2E)x=0的非零解. A—2E=[*] 得(A—2E)x=0的同解方程组:x1—x2—x3=0. 显然β1=(1,1,0)T是—个解,设第二个解为β2=(1,—1,c)T(这样的设定保证了两个解是正交的!),代入方程得c=2,得到属于特征值2的两个正交的特征向量β1,β2.再把它们单位化: 记η11/[*],η22/[*]. 属于—4的特征向量是(A+4E)x=0的非零解. 求出β3=(1,—1,—1)T是一个解,单位化: 记η33/[*]. 则η1,η2,η3是A的单位正交特征向量组,特征值依次为2,2,—4. 作正交矩阵Q=(η1,η2,η3),则Q—1AQ是对角矩阵,对角线上的元素为2,2,—4. 作正交变换x=Qy,它把f(x1,x2,x3)化为2y12+2y22—4y22

解析
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